PRINCIPIOS DE FISICA APLICADOS A UN

SIPHONAPTERO

Preparado por:

Mónica Barrera

Juan David Hernández

Mary Luz Torres

Lina Paola Pico

Juan Pablo Vega

Corporación Universitaria Minuto de Dios

Bogotá

2012

..

BIOMECANISMO de un SIPHONAPTERO HEMATOFAGO

Almohadillas de resilina sustancia que al comprimirse almacena energía potencial para ser liberada en centésimas o milésimas de segundo, convirtiéndose en energía Cinética.

Fotograma del salto del ectoparasito, existen más de 2000 especies de estos neopteros.

MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORME.

Suponiendo que la pulga salta a una velocidad constante de 1.9m /s, explicar en una grafica V vs T .a) Que distancia habrá recorrido

después de 1 minuto?b) Cual habrá sido su

desplazamiento del minuto 1 al minuto 3?

10 20 30 40 50 60

V (m/s)

T (s)

Solución: a) En un grafico de velocidad contra tiempo el área bajo la curva representa la distancia. Por lo tanto X = V. t X = 1.9 m/ s * 60 s = 114 m (distancia inicial)b) 1.9 m/s * 180 s = 342 m (distancia final)∆X = Xf - Xo = 342m - 114 m = 228 m en el intervalo de 60 a 180

segundos se desplazo 228 m.

2

1

2. Si pudiéramos colocar la pulga a caminar dentro del laberinto,

a)¿cómo podríamos diferenciar la distancia y el desplazamiento que realizo?

b) ¿Qué vector me permite hallar la rapidez y cuál la velocidad.?

Solución: La distancia esta representada por la suma de los vectores azules, su valor representa la trayectoria total, es un valor escalar en unidades de longitud este valor dividido por el tiempo nos da la rapidez.En cambio el desplazamiento es una cantidad vectorial con dirección y magnitud representada por el vector rojo. Demuestra la posición inicial y la posición final del objeto en movimiento, con este valor dividido por el tiempo hallamos la velocidad.

3. Según las investigaciones de los entomólogos Rotschild y BurrowsLa pulga sale disparada con una Vi de 1,9 m/s formando un ángulo con la horizontal entre 28° y 52°determinar: Tv, Hmax, Xmax.

Solución: Datos brindados:Vi = 1.9 m/sΦ = promedio Angulo tiro (28 + 52 / 2) = 40°Formulas cinemáticas para eje Y(1) Vf = Vi – gt(2) Vf²= Vi² - 2 g∆X(3) ∆X = Vit – ½ g t²(4) ∆X = ½ (Vi + Vf) t

Componentes rectangulares de la Vi.

Vix = 1,9 . Cos 40° = 1,45 m/sViy = 1,9 Sen 40° = 1,22 m/s

Para Tv utilizamos la ecuación 1.Donde Vf = 0 en el punto mas alto del eje Y0m/s = 1, 22 m/s – 10 m/s² (t)- 1, 22 m/s / – 10 m/s² = tt/2 = 0, 12 seg , la mitad del trayecto entonces Tv (Tiempo de vuelo total) es el doble = 0,24 sPara Hmax utilizamos la ecuación (3) con MUA∆Ymax = (1.9m/s )(0,12s) – ½ (10 m/s² )(0, 12 seg)²Hmax= 0,14 m aprox. 15 cms.Para Xmax distancia en el eje horizontal con MRUUtilizamos simplemente ∆Xmax = Vix (t) ∆Xmax = (1,45 m/s ) ( 0,24s)∆Xmax = 0, 34 m aprox 35 cm para un insecto que mide máximo 3,5 mm significa poder saltar cien veces su propia estatura.

PODER SALTAR MAS DE CIEN VECES LA PROPIA ESTATURA

2, 5 cms

Sí una pulga que mide 3,5 mm salta 350 mmésta pulga prehistórica de 25 mm saltaba horizontalemente 2500 mm es decir 2,5 mts

180 cms

180 m

Con un biomecanismo similar un atleta podría alcanzar 180 m. Descartando POR SUPUESTO la resistencia del aire.

SI SE AFERRA = EQUILIBRIO

W = m*gW = 0,7 mg * 10 m/s²W = 7 X 10¯⁷ Kg * 10 m/s²W= 70 X 10¯⁷ Newton

Fr

N

Fpulga

W*cosΦ

W*senΦ

Las patas de las pulgas están diseñadas mas para aferrarse que para saltar el diagrama muestra como cumplen la primera Ley de Newton, para una pulga que pesa 0,7 mg.

ΣFx =0Fr+ (P* Cos Φ) – Fp =0Fr+ (P* Cos Φ) = Fp

ΣFy = 0 N - (P* sen Φ) = 0N = P* senΦN = (70 X 10¯⁷ N)(sen Φ).

Φ

Conservación de la energíaLos saltos de las pulgas sonpropulsados por la rápidaexpansión de una proteínaaltamente elástica, la resilina.

Esta proteína es capaz de almacenar una gran cantidad de energía que puede ser liberada repentinamente con

una eficiencia del 97% (sólo se pierde en torno a un 3% en forma de calor)

Almohadilla de resilina

ENERGÍA POTENCIAL

Ep = m*g*hEp = 0,7 mg*9,8 m/s²*0,14mEp = 0,0007 kg*9,8 m/s²*0,14mEp = 0,0009604 Joules

Datos• La pulga tiene una masa de 0,7 mg, lo que equivale a 0,0007 kg,• Gravedad: 9,8 m/s²• Altura máxima alcanzada por la pulga, punto en el que comienza su descenso 0,14 m• Ep= ?

Hmax=0,14 m

g= 9,8 m/s²

m= 0,0007 Kg

•Según las investigaciones de los entomólogos Rotschild y BurrowsLa pulga sale disparada con una V de 1,9 m/s• la pulga tiene una masa de 0,7 mg, lo que equivale a 0,0007 kg,•Ec= ?

ENERGÍA CINÉTICA

Ec = ½mV²Ec = ½ (0,7 mg) (V) ²Ec = ½ (0,0007 kg) (1,9 m/s) ²Ec = 0,00035 Kg * 3,61 m ² /s ²Ec= 0,0012635 joules

m= 0,0007 Kg

V= 1,9 m/s

ENERGÍA POTENCIAL ELÁSTICA

Energía potencial elástica

Epe = ½ K X ²

Para este caso es difícil calcular la energía potencial ya que desconocemos tanto la constante como la distancia contraída de las patas

REFERENCIAS y WEBGRAFIA

http://www.abc.es/20110210/ciencia/abci-secreto-salto-pulgas-resuelto-201102101154.html

http://biocartbiologia.blogspot.com/2007/01/el-mecanismo-de-salto-de-la-pulga.html

http://jeb.biologists.org/content/214/5/836.full

http://www.elmundo.es/elmundo/2011/02/09/ciencia/1297266309.html

http://www.theolivepress.eu/vet_info.html

http://wikifaunia.com/index.php/Pulga

http://amazings.es/2010/12/21/la-ciencia-avanza-a-paso-de-pulga/

http://www.ecbloguer.com/cienciaaldia/?p=3366

http://www.youtube.com/watch?v=MsfMHzUaL4o

Zalamea, Paris, Rodriguez (1985), Fisica EMV, Educar editores. Bogota.

Hecht.T (1998), Fisica 1, International Thomson Editores, Mexico

Goncalvez y Ribeiro (1976), Fisica General, Editorial Harla, Mexico