Proyecto de Investigacin

Problema de Dinmica Aplicado a la Ingeniera Civil

AutoresLeyner Oswaldo Calva HerreraMondragn Oblitas EduarPrez Barboza John HarlyYovera Santisteban Julio

Asesor MetodolgicoBances Tuoque Miguel ngel

Asesor EspecialistaBances Tuoque Miguel ngel

Pimentel, 10 de Diciembre del 2014

Problema de Dinmica Aplicado a la Ingeniera Civil

Aprobacin del proyecto

___________________________________________Apellidos y Nombres:.Autor

___________________________________________Grado/ Apellidos y Nombres:.Asesor Metodolgico

___________________________________________Grado/ Apellidos y Nombres:.Asesor Especialista

___________________________________________Grado/ Apellidos y Nombres:.Presidente de Jurado

___________________________________________Grado/ Apellidos y Nombres:.Secretario(a) de Jurado

___________________________________________Grado/ Apellidos y Nombres:.Vocal/Asesor de Jurado

DEDICATORIA

A Dios, porque gracias a l estamos Presentes y nos brinda la fortaleza para Salir adelante a pesar de los obstculos.

A nuestros padres, por el apoyoEconmico y moral que nos brindanEn cuanto a la realizacin del trabajo,Y apoyarnos en nuestras derrotas y celebrar nuestros triunfos

A nuestro profesor, por ser gua en nuestro Aprendizaje e incentivarnos a realizar Investigaciones aplicadas a nuestra carrera.

Agradecimiento

A nuestras familias, por su comprensin y estmulo constante, adems de su apoyo incondicional a lo largo de nuestros estudios. A nuestro docente: Lic. Bances Tuoque Miguel ngel, quien nos brindo su valiosa y desinteresada orientacin y gua en la elaboracin del presente trabajo de investigacin. Y a todas las personas que en una u otra forma nos apoyaron en la realizacin de este trabajo.

Reconocimiento

A la Universidad Seor de Sipn, por brindarnos la oportunidad de desarrollar capacidades, competencias respecto a nuestra carrera de Ingeniera Civil.

ContenidoRESUMEN8CAPITULO I9IMFORMACION GENERAL101.1Problema aplicado a la ingeniera civil101.2Lnea de investigacin101.3Autores:101.4Asesor metodlogo:101.5Asesor especialista:101.6Tipo y diseo de investigacin101.7Facultad y escuela acadmico profesional:101.9Fecha de inicio y trmino del proyecto de investigacin:111.10Presentado por:111.11Aprobado por:111.12Fecha de presentacin:11CAPITULO II12PLAN DE INVESTIGACION132.1Planteamiento del problema132.1.1Situacin problemtica132.1.2Formulacin del problema142.1.3Justificacin e importancia142.1.4Objetivos142.2 Marco terico152.2.1.Antecedentes de la investigacin152.2.2. Estado del arte172.2.3. Bases tericas cientficas182.2.4. Definicin de trminos bsicos182.3 Marco metodolgico192.3.1 tipo y diseo de la investigacin192.3.2 Poblacin y muestra202.3.3 Hiptesis212.3.4 Variables212.3.5 Operacionalizacin232.3.6 Mtodos, tcnicas e instrumentos de recoleccin de datos262.3.7 Procedimiento para la recoleccin de datos262.3.8 Plan de anlisis estadstico de datos262.3.9 Criterios ticos272.3.10 Criterios de rigor cientfico27CAPITULO III28MARCO DESCRIPTIVO293.1 Cronograma de Actividades293.2 Presupuesto303.3 Financiamiento30CAPITULO IV314.1 CONCLUSIONES:324.2 RECOMENDACIONES:33REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS34GALERIA35

RESUMEN

El presente proyecto de investigacin plantea un tema en especfico de un problema aplicado a la ingeniera civil que consiste en la edificacin de una montaa rusa en el cual se evaluara un tramo de esta para demostrar de qu manera influye la dinmica en esta edificacin o estructuras.Actualmente, la gran oferta y demanda de estas estructuras atractivas para el pblico que cumplen la funcin de distraccin turstica vemos la necesidad de estudiar y analizar cmo influye la dinmica en estas estructuras.En el cual como objetivo tenemos demostrar mediante una maqueta y clases dictadas por el docente encargado del curso todo lo enseado y que queda demostrado la importancia de dicho curso para nuestra carrera de ingeniera civil.

CAPITULO I

IMFORMACION GENERAL

1.1Problema aplicado a la ingeniera civil

1.2 Lnea de investigacin

1.3Autores: Calva Herrera Leyner Oswaldo Mondragn Oblitas EduarPerez Barboza Jhon HarlyYovera Santisteban Julio Ricardo1.4 Asesor metodlogo: Bances Tuoque Miguel ngel

1.5 Asesor especialista: Bances Tuoque Miguel ngel

1.6 Tipo y diseo de investigacin

1.7Facultad y escuela acadmico profesional: Facultad De Ingeniera, Arquitectura y Urbanismo - Escuela De Ingeniera Civil

1.8 Periodo: El proyecto se planifico juntos en conjunto con los integrantes de nuestro grupo y se pudo decidir qu problema plantear el cual ejecutaremos para en el lapso del ciclo que dura 4 meses.

1.9 Fecha de inicio y trmino del proyecto de investigacin: El proyecto se empez con una breve informacin del tipo de problema que necesitamos para esta investigacin el 10 de septiembre del 2014, el trmino del proyecto se dar el 10 de diciembre del 2014.

1.10 Presentado por:

1.11 Aprobado por:

1.12Fecha de presentacin: 1 mircoles 22 de Octubre del 20142 mircoles 10 de Diciembre del 2014

CAPITULO II

PLAN DE INVESTIGACION

2.1Planteamiento del problema

2.1.1Situacin problemtica

Sabiendo que Las montaas rusas constituyen una de las atracciones ms importantes de los parques modernos en muchas de ellas los trenes siguen trayectorias que al menos en algunos de sus tramos, guardan estrecha relacin con las funciones seno y coseno.En las montaas rusas, se analiza el movimiento circunferencial, que es complicado de entender; para entenderlo se necesita tener bastante claros los conceptos de cinemtica y dinmica. En las montaas rusas, actan fuerzas tales como la gravedad, la normal, las fuerzas de rozamiento, la aceleracin centrpeta y la aceleracin tangencial.Siendo de gran auge econmico por su atraccin turstica las montaas rusas generan muchos ingresos al dueo o estado que las haya construido tal es el caso de Miami busca llegar a 100 millones de turistas, sobre todo despus de que en un pblico en el aeropuerto de Orlando, el gobernador de Florida, Rick Scott, dijera que haba pedido a la Legislatura estatal adjudicar 100 millones de dlares del presupuesto de 2014-2015 para Visit Florida. La atraccin estar ubicada en el complejo comercial llamado Skyplex, a 174 metros de altura. (http://www.miamidiario.com/economia/economia/inversiones/orlando/australia-/la-montana-rusa-/la-montana-rusa-mas-grande-del-mundo-/327927)

2.1.2Formulacin del problema

Cul ser el efecto de una estructura de montaa rusa al ponerla en prctica mediante una maqueta pequea y demostrar su funcionamiento de todos su componentes como son los conceptos de cinemtica y dinmica mediante un forma sencilla de comprender.

2.1.3Justificacin e importancia

El proyecto se realiza con la finalidad de demostrar la importancia de la fsica (cinemtica, dinmica) en las construcciones de las montaas rusas y desarrollarlo de forma prctica mediante una maqueta.Tambin de esta manera analizar los conceptos necesarios para construir una montaa rusa y aplicndolos hacer una montaa rusa de diseo propio.2.1.4Objetivos

Objetivo general Construir una montaa rusa de diseo propio y demostrar la importancia de la fsica (cinemtica y dinmica) en esta y demostrarlo en maqueta con datos propios de esta la importancia de la dinmica en el ingeniera civil.

Objetivo especificoDemostrar de una forma sencilla y entendible los procedimientos a seguir en el diseo de una montaa rusa como tambin una breve explicacin de la fsica aplicada a estas construcciones de gran importancia en el campo de la construccin civil.Por medio de la dinmica poder calcular tericamente para posteriormente aplicar en el campo prctico. Ejemplos prcticos pero muy tiles en la ingeniera en este caso una montaa rusa.

2.2 Marco terico

2.2.1.Antecedentes de la investigacin

Los primeros prototipos de montaas rusas eran trenes por gravedad con muchos cambiantes de rasantes en la dcada de 1880.La Marcus Adna Thompson patento la primera montaa rusa el 20 de enero de 1885.La primera contribucin importante se debe a Aristteles. Aristteles define, el movimiento, lo dinmico, como "La realizacin acto, de una capacidad o posibilidad de ser potencia, en tanto que se est actualizando". El problema est en que Aristteles invierte el estudio de la cinemtica y dinmica, estudiando primero las causas del movimiento y despus el movimiento de los cuerpos. Este error dificult el avance en el conocimiento del fenmeno del movimiento hasta, en primera instancia, San Alberto Magno, que fue quien advirti este error, y, en ltima instancia hasta, Galileo Galilei e Isaac Newton. De hecho, Thomas Bradwardine, en1328, present en suDe proportionibus velocitatum in motibus una ley matemtica que enlazaba la velocidad con la proporcin entre motivos a fuerzas de resistencia; su trabajo influy la dinmica medieval durante dos siglos, pero, por lo que se ha llamado un accidente matemtico en la definicin de acrecentar, su trabajo se descart y no se le dio reconocimiento histrico en su da.1 Ya con Galileo sus experimentos sobre cuerpos uniformemente acelerados condujeron a Newton a formular sus leyes fundamentales del movimiento, las cuales present en su obra principal PhilosophiaeNaturalis Principia Mathematica Los cientficos actuales consideran que las leyes que formul Newton dan las respuestas correctas a la mayor parte de los problemas relativos a los cuerpos en movimiento, pero existen excepciones. En particular, las ecuaciones para describir el movimiento no son adecuadas cuando un cuerpo viaja a altas velocidades con respecto a la velocidad de la luz o cuando los objetos son de tamao extremadamente pequeos comparables a los tamaos moleculares. La comprensin de las leyes de la dinmica clsica le ha permitido al hombre determinar el valor, direccin y sentido de la fuerza que hay que aplicar para que se produzca un determinado movimiento o cambio en el cuerpo. Por ejemplo, para hacer que un cohete se aleje de la Tierra, hay que aplicar una determinada fuerza para vencer la fuerza de gravedad que lo atrae; de la misma manera, para que un mecanismo transporte una determinada carga hay que aplicarle la fuerza adecuada en el lugar adecuadoEnerga cintica Los carros de una montaa rusa alcanza su mxima energa cintica cuando estn en el fondo de su trayectoria. Cuando comienzan a elevarse, la energa cintica comienza a ser convertida en energa potencial gravitacional, pero, si se asume una friccin insignificante y otros factores de retardo, la cantidad total de energa en el sistema sigue siendo constante.Energa potencial los carros de una montaa rusa alcanza su mxima energa potencial gravitacional en la parte ms alta del recorrido. Al descender esta es convertida en energa cintica luego, al volver a elevarse debido a la inercia del movimiento, el traspaso de energas se invierte. Si se asume una friccin insignificante, la energa total del sistema permanece constante.cada libre se conoce como cada libre cuando desde cierta altura un cuerpo se deja caer para permitir que la fuerza de gravedad actu sobre l, siendo su velocidad inicial cero. En este movimiento el desplazamiento es una sola direccin que corresponde al eje vertical (eje Y)

2.2.2. Estado del arte

Aleatorio simple

2.2.3. Bases tericas cientficas

De acuerdo a nuestro problema la base teora cientfica se toma respecto a las 3 leyes de newton.Primera ley de newton dice que un objeto en movimiento tiende a permanecer en movimiento y un objeto en reposo permanecer en reposo, a menos que una fuerza externa actu sobre l. Segunda ley de newton nos dice que la aceleracin que sufre un objeto es proporcional a su masa y la suma se las fuerzas que acten sobre l.Tercera ley de newton afirma que por cada accin hay una reaccin igual y opuesta.

2.2.4. Definicin de trminos bsicos

Dinmica: es la rama de la fsica que describe la evolucin en el tiempo de un sistema fsico en relacin con las causas que provocan los cambios de estado fsico y/o estado de movimiento. El objetivo de la dinmica es describir los factores capaces de producir alteraciones de un sistema fsico, cuantificarlos y plantear ecuaciones de movimiento o ecuaciones de evolucin para dicho sistema de operacin

Energa cintica: es aquella energa que posee debido a su movimiento. Se define como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa determinada desde el reposo hasta la velocidad indicada suele abreviarse con la letra

Energa potencial: es la energa que mide la capacidad que tiene dicho sistema para realizar un trabajo en funcin exclusivamente de su posicin o configuracin. Puede pensarse como la energa almacenada en el sistema, o como una medida del trabajo que un sistema puede entregar. Suele abreviarse con la letra

2.3 Marco metodolgico

2.3.1 tipo y diseo de la investigacin 2.3.1.1 Tipo de investigacin

Investigacin Descriptivo-explicativo, se describir un problema y a partir de esto se explicara lo dinmica que se utiliza en cierto problema 2.3.1.2 Diseo de la investigacin

La investigacin est basada en el diseo experimental de una maqueta (montaa rusa) y de forma prctica dar a conocer la dinmica que se aplica en esta mediante clculos matemticos aplicados de forma prctica.Primero que nada se ha hecho una breve investigacin terica de tanto en internet como en libros para guiarnos de algn ejemplo escrito para de acuerdo a esto realizar la construccin con medidas reales al problema que se va a desarrollar.Se dar a conocer los procesos mediante el anlisis que gamos mediante experimentos previos a la presentacin final as de esta manera dar una informacin real y exacta de acuerdo a nuestro problema que desarrollaremos. Problema. La pista de la montaa rusa que se muestra en la figura est contenida en un plano vertical. La parte de la va entre A y B es recta y horizontal, en tanto que las porciones a la derecha de B tiene los radios de curvatura que se indican. Un carro viaja a la rapidez de 72 Km/h cuando se aplica repentinamente los frenos, lo que provoca que las ruedas del carro se deslicen sobre la va (uk = 0.25). Determine la desaceleracin inicial del carro si los frenos se aplican cuando este ltimo a) casi ha llegado a A, b) este viajando entre A Y B, c) cuando acaba de pasar por B.2.3.2 Poblacin y muestra

Para el presente proyecto se tom en cuenta estudios realizados que hemos indagado mediante el internet obteniendo as datos especficos que nos servirn para realizar con xito nuestro proyecto, en este caso los turistas que entran en una montaa rusa sern los beneficiados mediante este estudio por su seguridad y se toma como muestra las investigaciones y estructuras de montaas rusas ya hechas.2.3.3 Hiptesis

Demostrar que hay muchos conceptos de la fsica moderna que son de suma importancia a tener en cuenta a la hora de construir montaas rusas por su misma estructura que as lo requiere.Sus conceptos tiles que se tiene en la construccin de una montaa rusa son la energa, velocidad y fuerzas con su respectivo cuerpo de diagrama libre.2.3.4 Variables

Para sistemas abiertos formados por partculas que interactan mediante fuerzas puramente mecnicas o campos conservativos la energa se mantiene constante al tiempo.Energa potencial: Energa cintica:Momento de fuerza: es la fuerza aplicada por la distancia al eje de giro.Periodo: tiempo que tarda un mvil en dar una vuelta a la circunferencia.Frecuencia: es la inversa del periodo, las vueltas que da un mvil por unidad de tiempo.Aceleracin centrpeta: la aceleracin centrpeta afecta a un mvil cuando realiza un movimiento circular.Movimiento rectilneo uniformemente acelerado: la aceleracin es constante, velocidad de mvil varia linealmente y la posicin cuadrticamente con tiempo.

2.3.5 Operacionalizacin

BA

Evaluando nuestro diseo de maquetaAdems: se aplica los frenos lo que provoca que las ruedas del carro se deslicen sobre la va (uk=0.25).

Parte (a)Haciendo el D.C.L del carro casi al llegar a A

NNNNNNNNNN

prtNfkmg

Aplicando la segunda ley de NEWTON en el movimiento circular se cumple:

As tambin

Reemplazando la ecuacin (I) en (II)

Parte (b)

De la parte (a) sabemos que

Parte (c)

De la parte (a) sabemos que:

2.3.6 Mtodos, tcnicas e instrumentos de recoleccin de datos

Los mtodos y tcnicas para poder desarrollar el problema fueron investigados en internet http://prezi.com/hi2oydqlzpzi/las-montanas-rusas-y-su-funcionamiento/ , libros de biblioteca Universidad Seor de Sipn.Materiales requeridos para el diseo y construccin de la maqueta (montaa rusa)-polietileno extruido-rollo de melanina-varilla de aluminio-cola de contacto2.3.7 Procedimiento para la recoleccin de datos

Seleccionar un tema en especfico del cual haremos la investigacin para luego buscar un ejercicio aplicado a la ingeniera civil el cual nos ayudara a ver de qu manera influye la dinmica en nuestra carrera de ingeniera civil.2.3.8 Plan de anlisis estadstico de datos

El problema propuesto lo encontramos buscando en internet y desarrollado con nuestros propios conocimientos del tema en especfico del cual hablamos en el proyecto, el cual ser presentado en diapositivas y explicados mediante una breve exposicin en clase.

2.3.9 Criterios ticos

Asumir la investigacin con total responsabilidad para poder llevar a cabo el ejercicio aplicado a la ingeniera civil.Presentar tambin el proyecto en el tiempo indicado por el docente de curso con puntualidad y responsabilidad que se requiere para dicha presentacin.2.3.10 Criterios de rigor cientfico

Confirmabilidad ya que los resultados del proyecto realizado garantizan la veracidad de las descripciones y clases dictadas por el docente.

CAPITULO III

MARCO DESCRIPTIVO

3.1 Cronograma de Actividades

CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

ACTIVIDADSEPTIEMBREOCTUBRENOVIEMBREDICIEMBRE

1ra sem.2da sem.3ra sem.4ta sem.1ra sem.2da sem.3ra sem.4ta sem.1ra sem.2da sem.3ra sem.4ta sem.1ra sem.2da sem.

Elegir tema de proyectox

Disear problema en maquetax

Elaborar proyecto segn esquemax

Desarrollo del problema aplicadox

50% del proyecto avanzadox

Presentacin de 50% de proyectox

Construccin de maquetax

Reunin para finalizar proyectox

Presentacin final de proyectox

3.2 Presupuesto

CONCEPTOVALOR

Pasajes36

Tiempo de consulta en internet10

Quemado de cd5

Llamadas telefnicas para coordinar6

Construccin de maqueta80

TOTAL137

Calva Herrera Leyner Oswaldo34,25

Mondragn Oblitas Eduar34,25

Prez Barboza John Harly34,25

Yovera Santisteban Julio Ricardo34,25

3.3 Financiamiento

El financiamiento y costos totales fueron pagados por cada uno de los alumnos que llevaron a cabo dicha investigacin.

CAPITULO IV

4.1CONCLUSIONES:

- La calidad de enseanza por el docente de clase, hizo que nosotros realicemos con total facilidad dicha investigacin y elaboracin del proyecto.

- Se logr explicar detalladamente todo el propuesto en el proyecto de investigacin mediante un maqueta en lo cual se demostr la importancia de la dinmica en la carrera de ingeniera civil.

- Se explica y demuestra porque es tan importante el curso de dinmica en la carrera de ingeniera civil.

- Se logr concluir con todos los objetivos trazados y la finalizacin completa de todos lo propuesto por el docente de clase

4.2RECOMENDACIONES:

Se recomienda que dicho carro de que circula por las rieles de la montaa rusa debe ir con velocidad mxima de 21 Km/h para evitar cualquier accidente o descarrilamiento por una excesiva velocidad

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

http://es.slideshare.net/PedroGalarza/proyecto-de-dinamica http://www.monografias.com/trabajos-pdf/dinamica-fisica/dinamica-fisica.shtml http://es.slideshare.net/mnieto2009/gua-para-elaborar-el-marco-metodolgico

GALERIA

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