distancia a partir de la fuerza

[jnavarro]

Hola!!

Después de estar calentándome la cabeza un buen rato y tirar de google, no acabo de aclararme, a ver si alguien tiene mas lucidez que yo y puede echarme un cable

Ando con un proyecto en la cabeza en el que me piden que mida la distancia recorrida a partir de la fuerza medida, me explico un poco mas.

Tengo una galga extensiometrica, con la que podemos medir la fuerza cuando tiramos de ella, y lógicamente si es verticalmente, medir el peso. La idea es a partir de este dato, saber cuanta distancia se habría recorrido en un determinado tiempo transcurrido.

¿ Tenéis idea de como plantear la ecuación?

A ver si algún fisico me da un rayon de luz !!

[ASTROCAR]

Hola!!

Después de estar calentándome la cabeza un buen rato y tirar de google, no acabo de aclararme, a ver si alguien tiene mas lucidez que yo y puede echarme un cable

Ando con un proyecto en la cabeza en el que me piden que mida la distancia recorrida a partir de la fuerza medida, me explico un poco mas.

Tengo una galga extensiometrica, con la que podemos medir la fuerza cuando tiramos de ella, y lógicamente si es verticalmente, medir el peso. La idea es a partir de este dato, saber cuanta distancia se habría recorrido en un determinado tiempo transcurrido.

¿ Tenéis idea de como plantear la ecuación?

A ver si algún fisico me da un rayon de luz !!

Hola buenos dias, lo que no entiuendo es porque posteas en la seccion de lenguaje C.

Pero en fin lo de la galga extensiometrica es el sensor con el cual obtendras las fuerza y el peso en tal caso tu necesitas saber que distancia se movio las galga o no te entiendo tu idea.

Saludos y estamos en contacto.
Atten.
ALEXANDER SANTANA.
VENEZUELA-BARCELONA.

[jnavarro]

Hola,

Uis! me he equivocado al postear, pido disculpas, estaba leyendo esta seccion y le he dado a postear erroneamente. ¿Puedo cambiarlo yo o tiene que hacerlo un administrador?

Me explico un poco mas para que me entendáis, pongo un ejemplo como si fuese una persona.

La idea sería medir la distancia recorrida por alguien pero sin que en realidad se mueva. La idea es atar a alguien con una cuerda a la pared, y enmedio de la cuerda (entre la pared y la persona) poner la galga. La persona comienza a correr, pero no se moverá porque esta atada con una cuerda a la pared. Enmedio de esa cuerda tendré la galga, midiendo la fuerza que hace la persona al estirar. Midiendo el tiempo que ha estado estirando, necesito conocer la distancia que habría recorrido si en realidad si hubiera estado corriendo.

¿Me he explicado ahora mejor?

Gracias

[Leon Pic]

Hola jnavarro.

Uis! me he equivocado al postear, pido disculpas, estaba leyendo esta seccion y le he dado a postear erroneamente. ¿Puedo cambiarlo yo o tiene que hacerlo un administrador?

Algún moderador/administrador lo moverá. No te preocupes.

En cuanto a tu problema tendrías que saber cuanta fuerza necesita, el objeto a medir, para moverse.
La fuerza va a variar con respecto a la velocidad conque se desplazará y de esa relación podrás obtener la distancia recorrida.

Realmente desconozco si hay una fórmula general pero con algunas mediciones previas podrías tu generar la fórmula. Si vamos a tu ejemplo, supongamos que la velocidad promedio de una persona al caminar sea de 5km/h y el mismo genera una fuerza de 10kg para tal fin. Esto tendrá que ver también con la masa a mover, no es la misma fuerza de una persona que pesa 70Kg con otra que pesa 40kg.

[MLO__]

Hola.

Si puedes medir la fuerza con la galga, debe haber una constante que relaciona esa fuerza con la distancia recorrida, esa constante sale de la función de transferencia de la galga (o del modelo matemático de la misma), así que habría que revisar el modelo.

Si no, pues usa un resorte, de esta manera tendrás:

$ F = -k x

x: Desplazamiento
k: Constante del resorte
F: Fuerza


Saludos

[andyta]

hola! no lo comprobe, pero te puede dar una idea:
Fuerza es igual a:
F = m * a            m= masa           
                          a = aceleracion
Aceleracion es igual a;
a = (2X)/t²         X=distancia
                        t = tiempo

reemplazando y despejando distancia:
x=(F*t²)/(2*m)

donde:
        x= sera el resultado del desplazamieto que ubuiera tenia la persona si no ubiera estado amarrada.
        t = es el tiempo que vas a medir
        F = ya tiens por la galga
        m= peso/gravedad
donde podrias introducir como un dato mas, el peso de la persona que va a realizar la pruba y la gravedad es 9,8.

La anterio formula :
F=-k*x
te calcula el desplazamiento del resorte.

[Nocturno]

A mí el sentido común me dice que no se puede deducir una variable a partir de la otra.

Por ejemplo, en el caso del señor que tira de la pared, si medimos la fuerza F y queremos saber la distancia en función del tiempo (la velocidad) no será igual si ese señor está subido sobre patines con lo que casi no tiene rozamiento y llegará muy lejos, que si ese señor está sentado y tiene que arrastrar el culo por el suelo.

Tampoco será igual si es un señor de 200Kg que uno con 70Kg.

Pero estaré encantado si me convencéis de lo contrario.
Muevo el hilo.

[migsantiago]

Me parece que la solución es la que plantea MLO, la constante de rigidez del resorte, F=-kx.

Con tal ecuación conocerás la distancia que está estirando el individuo el resorte o la fuerza con la que lo hace. Pero no podrás conocer "la distancia que habría recorrido si estuviera corriendo" porque no hay velocidad alguna involucrada en el cálculo.

[juanpavz]

Bueno si no existe rozamiento y estamos en el vacio F=-kX sirve para calcular la velocidad, ya que gracias a la segunda ley de newton sabemos que fuerza=masa*aceleracion y aceleracion=derivada velocidad respecto al tiempo.
Pero bueno estamos en el mundo real asi que existe friccion que este caso se vera influenciada por la superficie de contacto la masa, forma etc ect.

[jnavarro]

Antes de nada, ¡¡muchisimas gracias a todos!! por echarme un cable con el asunto, a ver si con vuestra ayuda consigo ponerlo en marcha pronto

Hola.

Si puedes medir la fuerza con la galga, debe haber una constante que relaciona esa fuerza con la distancia recorrida, esa constante sale de la función de transferencia de la galga (o del modelo matemático de la misma), así que habría que revisar el modelo.

Si no, pues usa un resorte, de esta manera tendrás:

$ F = -k x

x: Desplazamiento
k: Constante del resorte
F: Fuerza


Saludos

Por aquí le veo algo de luz, pero... ¿Constante del resorte? ¿Como relaciono la galga con esa constante? Básicamente yo ahora tengo una galga de 500 Newtons, con su acondicionador de señal funcionando ya perfectamente (ese trabajo ya está hecho) y probado, el cual me da una variación de tensión en función de la fuerza aplicada a la galga, (1,00V = 100N, 2,89V = 289 N, 3,43V = 343N, ... , 5,00V = 500N), pero no acabo de ver como relacionar eso con la constante del resorte.

Otra cuestión es que en esta formula, no veo involucrado en ningún momento el tiempo, no sera lo mismo tener 1 Newton durante 10 segundos que durante 20 segundos.

hola! no lo comprobe, pero te puede dar una idea:
Fuerza es igual a:
F = m * a            m= masa           
                          a = aceleracion
Aceleracion es igual a;
a = (2X)/t²         X=distancia
                        t = tiempo

reemplazando y despejando distancia:
x=(F*t²)/(2*m)

donde:
        x= sera el resultado del desplazamieto que ubuiera tenia la persona si no ubiera estado amarrada.
        t = es el tiempo que vas a medir
        F = ya tiens por la galga
        m= peso/gravedad
donde podrias introducir como un dato mas, el peso de la persona que va a realizar la pruba y la gravedad es 9,8.

La anterio formula :
F=-k*x
te calcula el desplazamiento del resorte.

Ufff.... Vamos por partes. velocidad=espacio/tiempo  y  aceleracion=velocidad/tiempo  sustituyendo -> aceleracion=espacio/(tiempo)^2  No entiendo de donde te sale el 2 multiplicando a la distancia

La masa de F=m*a ... dices de averiguarla como m=F/a siendo a=9,8 ... pero eso es redundante, ¿estas seguro de que es asi? No lo termino de ver

Cada vez me hago mas un lio... 

[MLO__]

Hola.

Creo que la confusión esta en que no se entiende bien el enunciado ... lo vas a usar en un ejemplo de caída libre? Si esa así .... la fuerza que vas a medir es el peso (W) y es mas fácil hallarlo con la ecuación W=mg no?

Si quieres hallar la velocidad, te conviene medir tiempos y no fuerza .... para que sea mas claro, la variable independiente es el tiempo, y mira que la ecuación diferencial de movimiento del sistema es respecto al tiempo  

Si quieres hallar cuanta distancia se recorre en un tiempo determinado (velocidad) en función de una aceleración, pues usa un acelerómetro e integra la señal ...

Si quieres conocer la velocidad final del objeto midiendo la fuerza de impacto, debes tener en cuenta la relación entre Energía(Cinética) y Fuerza ... igual .. tienes que integrar y garantizar el recorrido lineal.

Saludos

[MLO__]

Hola.

La elongación de la galga es muy pequeña con respecto al desplazamiento del resorte, por lo tanto se supone que ese desplazamiento no afecta tu medida.

Creo que lo que buscas es la medida de potencia, que es el trabajo realizado en un tiempo determinado

[AKENAFAB]

No olviden el coeficiente de rozamiento.
--------------------------------------
  Ya lo habia dicho Manolo

[jfh900]

Hola.

Desde el punto de vista de la mecánica clásica, tu problema no tiene solución. La respuesta está en que una fuerza por si sola no es una forma de energía. Podemos tener un pilar de un edificio que esté sujetando una carga pongamos de 1000 N y estar todo el tiempo que queramos, que el trabajo que desarrolla el pilar es cero. De echo las personas al caminar el trabajo que se realiza es el necesario para levantar el peso del cuerpo o de las partes involucradas en el movimiento, del suelo, estamos trabajando en sentido vertical en contra de la fuerza de gravedad. Pero en el sentido del movimiento no realizamos fuerza, por lo cual no existe trabajo. Este punto se podría solucionar buscando la cantidad de calorías que quema una persona al caminar y transformarlo en julios. Pero resuelto este problema no podemos saber como transformar una fuerza estática en energía (trabajo, energía cinética, energía potencial, energía calorífica, etc), ya que cualquiera de estas formas de energía lleva aparejado el movimiento y tú pretendes hacer una medida de una fuerza estática. Otra forma de abordar el problema es suponer que esa fuerza se emplea para elevar el cuerpo de la persona respecto de la superficie de la tierra, en cuyo caso tendríamos energía potencial que si se podría equiparar a la energía necesaria para caminar.

Respecto de la utilización de la constante del muelle o galga extensiométrica, el trabajo realizado es solo durante el instante que tiramos de la cuerda y su valor será: Trabajo = Fuerza*Distancia, sustituyendo el valor de la constante (F=K*X): T=(K*X)*X= K*X^2, siendo X la separación de la galga. Este trabajo queda almacenado en forma de energía elástica en la galga.

Un saludo

[Gonzalo_BlackHawk]

Desde el punto de vista de la mecánica clásica, tu problema no tiene solución. La respuesta está en que una fuerza por si sola no es una forma de energía. Podemos tener un pilar de un edificio que esté sujetando una carga pongamos de 1000 N y estar todo el tiempo que queramos, que el trabajo que desarrolla el pilar es cero. De echo las personas al caminar el trabajo que se realiza es el necesario para levantar el peso del cuerpo o de las partes involucradas en el movimiento, del suelo, estamos trabajando en sentido vertical en contra de la fuerza de gravedad. Pero en el sentido del movimiento no realizamos fuerza, por lo cual no existe trabajo. Este punto se podría solucionar buscando la cantidad de calorías que quema una persona al caminar y transformarlo en julios. Pero resuelto este problema no podemos saber como transformar una fuerza estática en energía (trabajo, energía cinética, energía potencial, energía calorífica, etc), ya que cualquiera de estas formas de energía lleva aparejado el movimiento y tú pretendes hacer una medida de una fuerza estática. Otra forma de abordar el problema es suponer que esa fuerza se emplea para elevar el cuerpo de la persona respecto de la superficie de la tierra, en cuyo caso tendríamos energía potencial que si se podría equiparar a la energía necesaria para caminar.

Coincido en todo menos en que el problema no tiene solución.  Lo que esta haciendo jnavarro es medir la fuerza que se le aplica a un objeto durante un intervalo de tiempo determinado y luego SUPONER que es misma fuerza es la que se aplica a un cuerpo que no esta conectada a la galga. Es decir, lo que jnavarro esta haciendo es querer convertir un sistema estático en un sistema dinámico SUPONIENDO que el valor de un fuerza medida en el sistema estático se mantiene para el objeto en movimiento y SUPONIENDO que no existen fuerzas de indole dinámico que diferencien un sistema de otro. Si, evidentemente esto es falso porque en cualquier sistema dinámico real existen fuerzas de fricción pero se puede aproximar a un resultado mas o menos exacto dependiendo de las condiciones inherentes al problema.
Como lo resolvería yo?? Bueno, pues pensando que esto tiene que calcularse utilizando un microcontrolador, yo intentaría hallar la ecuación no diferencial menos compleja posible y se me ocurre que puede venir de la expresión de impulso y cantidad de movimiento derivada de la segunda ley de newton (Otra vez, porque suponemos que la cantidad de movimiento del sistema se mantiene constante y no influyen fuerzas exteriores al mismo):

F. t = m . v

Esto claro si la fuerza se mantiene constante durante el intervalo t y si el objeto en el sistema dinámico parte del reposo.
De la ecuación puede despejarse el desplazamiento total haciendo:

F. t = (m . x) / t

x = (F. t^2) / m

O sea que conociendo la masa del objeto, el tiempo que se aplica la fuerza y midiendo la fuerza con la galga puedo calcular en forma TEORICA (por favor, que sino lagrange se me levanta de la tumba solo para pegarme) que desplazamiento tendria el objeto en cuestión por la aplicación de la fuerza F.

La ecuación puede modificarse muy facilmente para objetos que no parten del reposo y para fuerzas variables respecto al tiempo.

Espero no haberme pasado nada por alto.

Saludos a todos.