EVAP 5

Evaluación 04

1. Objetivos:

·         Aprender a utilizar bucles “While”.

·         Aprender a utilizar bucles “Do-While”.

·         Aprender a utilizar el ciclo “For”.

·         Aprovechar el tema “Vigas Empotradas” para poder realizar la programación de los bucles.

2. Marco Teórico:

  

Vigas Empotradas

Vigas empotradas,  que como su palabra lo indica,  se refiere a las vigas que además de apoyadas en ambos extremos, son las que se deben fijar con trabes para que no se muevan o se deslicen. Para empotrar ese tipo de vigas, se usan ciertos elementos de soporte, que pueden ser tornillos, o pernos tuercas, arandelas, y remaches  de gran porte, y no uno solo sino seis o cuatro para cada caso en particular. Hay casos en los que este tipo de vigas se encuentran clavadas, de manera muy firme en una pared de extremo a extremo, pero apoyadas en otra viga que esa puede estar solo apoyada. Para colocar las vigas de una estructura se necesitan varios cálculos que quienes son los responsables de ellos son los ingenieros de la obra, es por ello que cada caso es único, y en donde se ponen este tipo de vigas, no se pueden colocar otros. Los ingenieros, mediante los cálculos y ecuaciones, llegan  a la conclusión que los momentos de fuerzas son diferentes en cada caso, es por ello que en las estructuras se hacen necesario contar con ingenieros de obra que son quienes tienen la responsabilidad de hacer las correctas formulas y llevar a cabo los trabajos. Es muy simple la explicación, se trata de las vigas empotradas cuando se encuentran firmemente sujetadas mediante los anclajes correspondientes a otro medio de apoyo que en este caso es vertical, y que sirve de apoyo o sustento.  Se hacen diagramas, planos, y estudios analizando cada detalle, ya que esas constituyen una parte fundamental en las estructuras.

Sabemos que frente a la debilidad,  se deben de corregir los anclajes de maneras puntuales, por eso es que existen varias maneras de colocar vigas y estas son uno de los tantos casos que existen. Los anclajes pueden ser por medio de diversos sistemas por ejemplo clavados, atornillados, o soldados, que para el caso de los últimos se hacen necesarios la presencia de los  metales. Todos los elementos que se usen para los casos en los que se deben empotrar las vigas,  deben ser de una calidad específica, y la resistencia a la corrosión es una de ellas, al desgaste, y al paso del tiempo, por eso,  en muchas oportunidades se usa el acero. En los casos que tengamos que hacer reparaciones en las vigas que han sido corroídas o podridas por el paso del tiempo, se deben apuntalar  los restantes y proceder al cambio de ellas, en toda su extensión o en partes, colocando las vigas empotradas,  con los materiales que son específicos para cada caso. Se apoyan en los elementos existentes, o de lo contrario se deben colocar nuevos para cambiar todo el sistema. Hay muchas maneras de llegar a reparar sin la necesidad de quitar todo el forjado, cuando este resulte dañado solo en partes. Las vigas empotradas, pueden estar apoyadas y sujetas a muros, a pilares de concreto, o pilares de madera.  Este es el caso de los techos de una vivienda, pisos, o entre pisos, que lógicamente se empotran  para dar mayor sostén y seguridad, pero en muchas ocasiones pueden estar solo apoyadas en un extremo y en el otro permanecer empotradas mediante trabes.

Sí,  por eso que en el caso de las vigas empotradas, podemos encontrar las bi empotradas o las semi apoyadas. Se necesitan vigas de gran porte para confeccionar las estructuras de una vivienda por ejemplo de madera, las que en la mayoría de los casos llevan las vigas empotradas,  en la que se han llevado a cabo estudios de desplazamientos, y pendientes sobre las mismas, pero previos a la colocación y trabe. Estos son elementos estructurales, que van a recibir cargas en forma perpendicular y en posición horizontal, o muchas veces ligeramente inclinadas,  y se pueden construir de un solo tramo, o de varios, eso es según el número de apoyos, los refuerzos se hacen en la cara superior y en la cara inferior de cada viga. En los casos en los que se necesiten estructuras más sólidas las vigas empotradas,    deberán contar con otros elementos extras, para poder de esa manera aumentar la resistencia, y no la rigidez, por ejemplo para los casos en construcciones en zonas sísmicas. 

I.- INTRODUCCIÓN

El  análisis  de  las  deformaciones  en  vigas  nos  permite limitar los descensos de las mismas, entregando secciones adecuadas  y por otra parte incorporar  nuevas expresiones para resolver vigas hiperestáticas.

Una    forma    de   enfocar   la   resolución   de   las   vigas hiperestáticas  consiste  en descomponer la viga inicial  en varias  vigas  cuyo efecto  sumado  equivalga  a la situación original.

Las  solicitaciones  externas,  cargas  y reacciones,  generan cortante,   momento   y   deformación,    siendo  válido   el principio de descomposición de las vigas en vigas cuyas acciones sumen el mismo efecto.

Este  principio  puede  ser  aplicado  a  vigas  hiperestáticas, tales como

·                    Vigas bi -empotradas

·                    Vigas empotrada-apoyada

·                    Vigas continuas

VIGA EMPOTRADA EN AMBOS EXTREMOS CON CARGA UNIFORMEMENTE REPARTIDA

En  el  caso  de  viga  empotrada  en  sus  dos  extremos,  la cantidad   de   reacciones   desconocidas  supera  a  la   de ecuaciones  que la estática  dispone  para  el sistema.  Para resolver las incógnitas es necesario disponer de otras ecuaciones basadas en las deformaciones.

 Considerando que las pendientes de las tangentes trazadas en los dos extremos es nula, se plantean las siguientes ecuaciones

A= 0                       B = 0

Para establecer las ecuaciones se descompone la viga dada en tres  vigas  supuestas  que  en conjunto equivalgan  a la viga inicial.

a.- Viga  simplemente  apoyada  con  carga  uniformemente repartida.

b.- Viga simplemente apoyada con momento aplicado en el extremo izquierdo (Ma).

c.-  Viga simplemente apoyada con momento aplicado en el extremo derecho (Mb).

VIGA   EMPOTRADA   EN   UN   EXTREMO   Y  SIMPLEMENTE APOYADA EN EL OTRO, CON CARGA UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDA.

En este caso de viga empotrada en uno de sus extremos, la cantidad  de reacciones  desconocidas  también  supera  a la de ecuaciones  de estática. Para resolver las incógnitas  es necesario disponer de las ecuaciones basadas en las deformaciones.

Considerando que la pendiente de la tangente trazada en el extremo empotrado es nula, se plantea la ecuación:

A= 0

Se descompone la viga inicial en dos vigas supuestas que en conjunto equivalen a la viga inicial.

a.- Viga  simplemente  apoyada  con  carga  uniformemente repartida.

b.- Viga simplemente apoyada con momento aplicado en el extremo izquierdo.

Vigas con soportes simples (biapoyadas)

Vigas en voladizo (ménsulas empotradas)

Vigas Empotradas

3. Programación C++:

Menu Principal:

	Caso 01:

Caso 02:

  

	Caso 03:

 

4. Resultados:

Menú Principal:

Caso 01:

  

Caso 02:

Caso 03:

EV. 1

FASORES

Las senoides se expresan fácilmente en términos de fasores, es más cómodo trabajar que con las funciones seno y coseno. “Un fasor es un numero complejo que representa la amplitud y la fase de una senoide” Los fasores brinda un medio sencillo para analizar circuitos lineales excitados por fuentes senoidales; las soluciones de tales circuitos serian impracticables de otra manera. La noción de resolver circuitos de corriente alterna usando fasores es idea original de Charlez Proteus Steinmetz (1865-1923). 

Los fasores se utilizan directamente en ingeniería eléctrica, óptica, ingeniería de telecomunicaciones y acústica. La longitud del fasor da la amplitud y el ángulo entre el mismo y el eje-x la fase angular. Debido a las propiedades de la matemática de oscilaciones, en electrónica los fasores se utilizan habitualmente en el análisis rudimentario de circuitos en AC. Finalmente, los fasores pueden ser utilizados para describir el movimiento de un oscilador. Las proyecciones del fasor en los ejes x e y tiene diferentes significados físicos.

Los fasores se usan sobre todo para resolver visualmente problemas del tipo: "existen varias ondas de la misma frecuencia pero fases y amplitudes diferentes interfiriendo en un punto, ¿cual es la intensidad resultante?". Para solventar este problema, se dibuja un fasor para cada una de las oscilaciones en dicho punto y después se aplica la suma fasorial (similar a la suma vectorial) sobre ellos. La longitud del fasor resultante es la amplitud de la oscilación resultante, y su longitud puede elevarse al cuadrado para obtener la intensidad. Nótese que mientras que la suma de varias oscilaciones sinusoidales no es necesariamente otra oscilación sinusoidal, la suma de varias oscilaciones sinusoidales de la misma frecuencia sí lo es, permitiendo leer la fase resultante como el ángulo del fasor resultante.

MI OBJETIVO:

• Conocer los fasores empleando el manejo de números complejos en la programación dev-c++. 

MI ALCANCE:

• Conocer la parte eléctrica con el tema que estamos aprendiendo.

CONCLUSIÓN:

• Aprendí sobre el tema de fasores.

Evap3

La termodinámica  es la rama de la física que describe los estados de equilibrio a nivel macroscópico. El Diccionario de la lengua española de la Real Academia Española, por su parte, define a la termodinámica como la rama de la física encargada del estudio de la interacción entre el calor y otras manifestaciones de la energía. Constituye una teoría fenomenológica, a partir de razonamientos deductivos, que estudia sistemas reales, sin modelizar y sigue un método experimental. Los estados de equilibrio se estudian y definen por medio de magnitudes extensivas tales como la energía interna, la entropía, el volumen o la composición molar del sistema, o por medio de magnitudes no-extensivas derivadas de las anteriores como la temperatura, presión y el potencial químico; otras magnitudes, tales como la imanación, la fuerza electromotriz y las asociadas con la mecánica de los medios continuos en general también pueden tratarse por medio de la termodinámica.

La termodinámica ofrece un aparato formal aplicable únicamente a estados de equilibrio, definidos como aquel estado hacia «el que todo sistema tiende a evolucionar y caracterizado porque en el mismo todas las propiedades del sistema quedan determinadas por factores intrínsecos y no por influencias externas previamente aplicadas». Tales estados terminales de equilibrio son, por definición, independientes del tiempo, y todo el aparato formal de la termodinámica –todas las leyes y variables termodinámicas– se definen de tal modo que podría decirse que un sistema está en equilibrio si sus propiedades pueden describirse consistentemente empleando la teoría termodinámica. Los estados de equilibrio son necesariamente coherentes con los contornos del sistema y las restricciones a las que esté sometido. Por medio de los cambios producidos en estas restricciones (esto es, al retirar limitaciones tales como impedir la expansión del volumen del sistema, impedir el flujo de calor, etc.), el sistema tenderá a evolucionar de un estado de equilibrio a otro;9 comparando ambos estados de equilibrio, la termodinámica permite estudiar los procesos de intercambio de masa y energía térmica entre sistemas térmicos diferentes.

Como ciencia fenomenológica, la termodinámica no se ocupa de ofrecer una interpretación física de sus magnitudes. La primera de ellas, la energía interna, se acepta como una manifestación macroscópica de las leyes de conservación de la energía a nivel microscópico, que permite caracterizar el estado energético del sistema macroscópico. El punto de partida para la mayor parte de las consideraciones termodinámicas son los que postulan que la energía puede ser intercambiada entre sistemas en forma de calor o trabajo, y que solo puede hacerse de una determinada manera. También se introduce una magnitud llamada entropía, que se define como aquella función extensiva de la energía interna, el volumen y la composición molar que toma valores máximos en equilibrio: el principio de maximización de la entropía define el sentido en el que el sistema evoluciona de un estado de equilibrio a otro. Es la mecánica estadística, íntimamente relacionada con la termodinámica, la que ofrece una interpretación física de ambas magnitudes: la energía interna se identifica con la suma de las energías individuales de los átomos y moléculas del sistema, y la entropía mide el grado de orden y el estado dinámico de los sistemas, y tiene una conexión muy fuerte con la teoría de información.13 En la termodinámica se estudian y clasifican las interacciones entre diversos sistemas, lo que lleva a definir conceptos como sistema termodinámico y su contorno. Un sistema termodinámico se caracteriza por sus propiedades, relacionadas entre sí mediante las ecuaciones de estado. Estas se pueden combinar para expresar la energía interna y los potenciales termodinámicos, útiles para determinar las condiciones de equilibrio entre sistemas y los procesos espontáneos.

Con estas herramientas, la termodinámica describe cómo los sistemas responden a los cambios en su entorno. Esto se puede aplicar a una amplia variedad de ramas de la ciencia y de la ingeniería, tales como motores, cambios de fase, reacciones químicas, fenómenos de transporte, e incluso agujeros negros.

PRIMER PRINCIPIO DE LA TREMODINÁMICA

También conocida como principio de conservación de la energía para la termodinámica, establece que si se realiza trabajo sobre un sistema o bien este intercambia calor con otro, la energía interna del sistema cambiará.

Visto de otra forma, esta ley permite definir el calor como la energía necesaria que debe intercambiar el sistema para compensar las diferencias entre trabajo y energía interna. Fue propuesta por Nicolas Léonard Sadi Carnot en 1824, en su obra Reflexiones sobre la potencia motriz del fuego y sobre las máquinas adecuadas para desarrollar esta potencia, en la que expuso los dos primeros principios de la termodinámica. Esta obra fue incomprendida por los científicos de su época, y más tarde fue utilizada por Rudolf Clausius y Lord Kelvin para formular, de una manera matemática, las bases de la termodinámica.

La ecuación general de la conservación de la energía es la siguiente:

Que aplicada a la termodinámica teniendo en cuenta el criterio de signos termodinámico, queda de la forma:

Donde U es la energía interna del sistema (aislado), Q es la cantidad de calor aportado al sistema y W es el trabajo realizado por el sistema.Esta última expresión es igual de frecuente encontrarla en la forma 

Ambas expresiones, aparentemente contradictorias, son correctas y su diferencia está en que se aplique el convenio de signos IUPAC o el Tradicional (véase criterio de signos termodinámico).

SEGUNDO PRINCIO DE LA TERMODINAMICA

Este principio marca la dirección en la que deben llevarse a cabo los procesos termodinámicos y, por lo tanto, la imposibilidad de que ocurran en el sentido contrario (por ejemplo, una mancha de tinta dispersada en el agua no puede volver a concentrarse en un pequeño volumen). El sentido de evolución de los procesos reales es único ya que son irreversibles. Este hecho viene caracterizado por el aumento de una magnitud física, S, la entropía del sistema termodinámico, con el llamado principio de aumento de entropía, que es una forma de enunciar el segundo principio de la termodinámica. También establece, en algunos casos, la imposibilidad de convertir completamente toda la energía de un tipo a otro sin pérdidas. De esta forma, el segundo principio impone restricciones para las transferencias de energía que hipotéticamente pudieran llevarse a cabo teniendo en cuenta solo el primer principio. Esta ley apoya todo su contenido aceptando la existencia de una magnitud física llamada entropía, de tal manera que, para un sistema aislado (que no intercambia materia ni energía con su entorno), la variación de la entropía siempre debe ser mayor que cero.

Debido a esta ley también se tiene que el flujo espontáneo de calor siempre es unidireccional, desde los cuerpos de mayor temperatura hacia los de menor temperatura, hasta lograr un equilibrio térmico.

La aplicación más conocida es la de las máquinas térmicas, que obtienen trabajo mecánico mediante aporte de calor de una fuente o foco caliente, para ceder parte de este calor a la fuente o foco o sumidero frío. La diferencia entre los dos calores tiene su equivalente en el trabajo mecánico obtenido.

Existen numerosos enunciados equivalentes para definir este principio, destacándose el de Clausius y el de Kelvin.

ENUCIADOS DE KELVIN - PLANK

Es imposible construir una máquina térmica que, operando en un ciclo, no produzca otro efecto que la absorción de energía desde un depósito, con la realización de una cantidad igual de trabajo. Sería correcto decir que "Es imposible construir una máquina que, operando cíclicamente, produzca como único efecto la extracción de calor de un foco y la realización equivalente de trabajo". Varía con el primero, dado a que en él, se puede deducir que la máquina transforma todo el trabajo en calor, y, que el resto, para otras funciones... Este enunciado afirma la imposibilidad de construir una máquina que convierta todo el calor en trabajo. Siempre es necesario intercambiar calor con un segundo foco (el foco frío), de forma que parte del calor absorbido se expulsa como calor de desecho al ambiente. Ese calor desechado, no pude reutilizarse para aumentar el calor (inicial) producido por el sistema (en este caso la máquina), es a lo que llamamos entropía.

 TERCER PRINCIPIO DE LA TERMODINAMICA

Algunas fuentes se refieren incorrectamente al postulado de Nernst como "La tercera de las leyes de la termodinámica". Es importante reconocer que no es una noción exigida por la termodinámica clásica por lo que resulta inapropiado tratarlo de «ley», siendo incluso inconsistente con la mecánica estadística clásica y necesitando el establecimiento previo de la estadística cuántica para ser valorado adecuadamente. La mayor parte de la termodinámica no requiere la utilización de este postulado. El postulado de Nernst, llamado así por ser propuesto por Walther Nernst, afirma que es imposible alcanzar una temperatura igual al cero absoluto mediante un número finito de procesos físicos. Puede formularse también como que a medida que un sistema dado se aproxima al cero absoluto, su entropía tiende a un valor constante específico. La entropía de los sólidos cristalinos puros puede considerarse cero bajo temperaturas iguales al cero absoluto.

Es importante remarcar que los principios de la termodinámica son válidos siempre para los sistemas macroscópicos, pero inaplicables a nivel microscópico. La idea del demonio de Maxwell ayuda a comprender los límites de la segunda ley de la termodinámica jugando con las propiedades microscópicas de las partículas que componen un gas.

SISTEMA

Se puede definir un sistema como un conjunto de materia, que está limitado por unas paredes, reales o imaginarias, impuestas por el observador. Si en el sistema no entra ni sale materia, se dice que se trata de un sistema cerrado, o sistema aislado si no hay intercambio de materia y energía, dependiendo del caso. En la naturaleza, encontrar un sistema estrictamente aislado es, por lo que sabemos, imposible, pero podemos hacer aproximaciones. Un sistema del que sale y/o entra materia, recibe el nombre de abierto.

Ponemos unos ejemplos:

Un sistema abierto: se da cuando existe un intercambio de masa y de energía con los alrededores; es por ejemplo, un coche. Le echamos combustible y él desprende diferentes gases y calor.

Un sistema cerrado: se da cuando no existe un intercambio de masa con el medio circundante, solo se puede dar un intercambio de energía; un reloj de cuerda, no introducimos ni sacamos materia de él. Solo precisa un aporte de energía que emplea para medir el tiempo.

Un sistema aislado: se da cuando no existe el intercambio ni de masa y energía con los alrededores; ¿Cómo encontrarlo si no podemos interactuar con él? Sin embargo un termo lleno de comida caliente es una aproximación, ya que el envase no permite el intercambio de materia e intenta impedir que la energía (calor) salga de él. El universo es un sistema

aislado, ya que la variación de energía es cero  

                  

 PROCESOS TERMODINAMICOS

Se dice que un sistema pasa por un proceso termodinámico, o transformación termodinámica, cuando al menos una de las coordenadas termodinámicas no cambia. Los procesos más importantes son:

Procesos isotérmicos: son procesos en los que la temperatura no cambia.

Procesos isobáricos: son procesos en los cuales la presión no varía.

Procesos isócoros: son procesos en los que el volumen permanece constante.

Procesos adiabáticos: son procesos en los que no hay transferencia de calor alguna.

Procesos diatérmicos: son procesos que dejan pasar el calor fácilmente.

Procesos isoentrópicos: procesos adiabáticos y reversibles. Procesos en los que la entropía no varía.

DIAGRAMA DE FLUJO

CODIFICACION

#include <iostream>

#include <math.h>

using namespace std;

int main()

{ // PRIMERA LLAVE

int Opcion;

do

{

 cout<<"****** MENU  **************** \n\n";

 cout<<"1) SISTEMAS CERRADOS \n";    

 cout<<"2) COMPRENSIBILIDAD \n";    

 cout<<"3) CICLO DE CARNOT \n\n";    

 cout<<"*********************************** \n\n";    

 cout<<"        Ingrese una Opcion: "; cin>> Opcion;

 cout<<endl;

 cout<<"     Digite <0> para salir \n";

 switch(Opcion)

  {

   case 1:

   {

   cout<<" *** SISTEMAS CERRADOS ****\n";

   double U, W, Q, E, h ;

   double EC, EP, m, v; // DECLARACION

   double const g=9.8;

   cout<<"VALOR DEL TRABAJO TRANSFERIDO W=  ";cin>>W;

   cout<<"VALOR DEL CALOR Q=  ";cin>>Q; // ASIGNACION

   cout<<"VALOR DE LA MASA m=  ";cin>>m;

   cout<<"VALOR DE ALTURA h=  ";cin>>h;

   cout<<"VALOR DE LA VELOCIDAD v=  ";cin>>v;

   cout<<endl;

   cout<<" **********************************\n"; 

   //03 proceso

    U=Q-W;

   EP=m*g*h;

   EC=m*pow(v,2)/2;

   E=U+EC+EP;

   //04 resultado

   cout<<"EL VALOR DE ENERGIA CINETICA ES EC= "<<EC<<" J"<<endl;

   cout<<"EL VALOR DE ENERGIA POTENCIAL ES EP= "<<EP<<" J"<<endl;

   cout<<"EL VALOR DE CAMBIO DE ENERGUA INTERNA ES U= "<<U<<" J"<<endl;

   cout<<"EL VALOR DE SUMATORIA DE ENERGIAS E= "<<E<<" J"<<endl;

   

   }; break;

   case 2:

   {

   cout<<" *** COMPRENSIBILIDAD *** \n";        

   double Z, p, v, R, T; // DECLARACION

   cout<<"VALOR DE LA DENSIDAD ESPECIFICA P=  ";cin>>p;

   cout<<"VALOR DEL VOLUMEN ESPECIFICO DEL GAS v=  ";cin>>v; // ASIGNACION

   cout<<"VALOR DE LA TEMPERATURA T=  ";cin>>T;

   cout<<"VALOR DE CTTE. UNIVERSAL DE LOS GASES R=  ";cin>>R;

   p= R * T / v;

   Z= p * v / R * T;

   cout<<"EL VALOR DEL FACTOR DE COMPRENSIBILIDAD Z="<<Z;  

   cout<<endl;   

   cout<<" ************************************ \n";        

   }; break;

   case 3:

   {

   cout<<"**** CICLO DE CARNOT **** \n\n";        

   double TA, TB, NC; // DECLARACION

   cout<<"INGRESE LA TEMPERATURA A TA= ";cin>>TA; 

   cout<<"INGRESE LA TEMPERATURA B TB= ";cin>>TB; 

   //04 PROCESO

   NC=1-(TB-TA);

   cout<<"EL CICLO DE CARNOT ES NC= "<<NC<<"K"<<endl;    

    cout<<"********************************* \n";            

   }; break;

  } 

}while(Opcion !=0);

system("pause");

return 0;

}