los equipos e instalaciones.
Protección diferencial.
PROTECCIONES PARA EVITAR CONSECUENCIAS:
Señalización en instalaciones eléctricas de baja, media y alta tensión.
Desenergizar instalaciones y equipos para realizar mantenimientos.
Identificar instalaciones fuera de servicios con bloqueos.
Realizar permisos de trabajos eléctricos.
Utilización de herramientas diseñadas para tal fin.
Trabajar con zapatos con suela aislante, nunca sobre pisos mojados.
Nunca tocar equipos energizados con las manos húmedas
RIESGO ELECTRICO: CONCLUSIONES
Los accidentes por contactos eléctricos son escasos pero pueden ser fatales.
La mayor cantidad de accidentes generan lesiones importantes en las manos.
La persona cumple la función de conductor a tierra en una descarga.
La humedad disminuye la resistencia eléctrica del cuerpo y mejora la conductividad a tierra.
Las personas deben estar capacitadas para prevenir accidentes de origen eléctrico.
La tensión de comando debe ser de 24 volt o la instalación debe tener disyuntor.
Se puede trabajar en equipos eléctricos con bajo riesgo si están colocadas debidamente las protecciones.
Efectos Magnéticos
TEORIA DE LORENTZ.
En teoría especial de la relatividad, el factor de Lorentz es un término que aparece frecuentemente en las ecuaciones de la teoría, por lo que se suele dar un nombre propio ? lo cual permite escribir más brevemente las ecuaciones y las fórmulas de la teoría. Aparece en los cálculos de dilatación del tiempo, contracción de longitud, o en las expresiones relativistas de la energía cinética y el momento lineal. Debe su nombre a la presencia del factor por primera vez en los trabajos de Lorentz sobre electrodinámica clásica.
Las transformaciones de Lorentz, dentro de la teoría de la relatividad especial, son un conjunto de relaciones que dan cuenta de cómo se relacionan las medidas de una magnitud física obtenidas por dos observadores diferentes. Estas relaciones establecieron la base matemática de la teoría de la relatividad especial de Einstein, ya que las transformaciones de Lorentz precisan el tipo de geometría del espacio tiempo requeridas por la teoría de Einstein.
Principio de Relatividad
Henri Poincaré, matemático francés, sugirió a finales del siglo XIX que el principio de relatividad establecido desde Galileo (la invariancia galileana) se mantiene para todas las leyes de la naturaleza. Joseph Larmor y Hendrik Lorentz descubrieron que las ecuaciones de Maxwell, la piedra angular del electromagnetismo, eran invariantes solo por una variación en el tiempo y una cierta unidad longitudinal, lo que produjo mucha confusión en los físicos, que en aquel tiempo estaban tratando de argumentar las bases de la teoría del éter, la hipotética substancia sutil que llenaba el vacío y en la que se transmitía la luz. El problema es que este éter era incompatible con el principio de relatividad.
En su publicación de 1905 en electrodinámica, Henri Poincaré y Albert Einstein explicaron que, con las transformaciones hechas por Lorentz, éste principio se mantenía perfectamente invariable. La contribución de Einstein fue el elevar a este axioma a principio y proponer a las transformadas de Lorentz como primer principio. Además descartó la noción de tiempo absoluto y requirió que la velocidad de la luz en el vacío sea la misma para todos los observadores, sin importar si éstos se movían o no. Esto era fundamental para las ecuaciones de Maxwell, ya que éstas necesitan de una invariancia general de la velocidad de la luz en el vacío.
Transformaciones de Lorentz
Diferentes sistemas de referencia para un mismo fenómeno.
Como hemos mencionado, los físicos de la época habían encontrado una inconsistencia entre la completa descripción del electromagnetismo realizado por Maxwell y la mecánica clásica. Para ellos, la luz era una onda electromagnética transversal que se movía por un sistema de referencia privilegiado, al cual lo denominaban éter.
Hendrik Antoon Lorentz trabajó en resolver este problema y fue desarrollando unas transformaciones para las cuales las ecuaciones de Maxwell quedaban invariantes y sin necesidad de utilizar ese hipotético éter. La propuesta de Lorentz de 1899, conocida como la Teoría electrónica de Lorentz, no excluía -sin embargo- al éter. En la misma, Lorentz proponía que la interacción eléctrica entre dos cuerpos cargados se realizaba por medio de unos corpúsculos a los que llamaba electrones y que se encontraban adheridos a la masa en cada uno de los cuerpos. Estos electrones interactuaban entre sí mediante el éter, el cual era contraído por los electrones acorde a transformaciones específicas, mientras estos se encontraban en movimiento relativo al mismo. Éstas transformaciones se las conoce ahora como transformaciones de Lorentz. La formulación actual fue trabajo de Poincaré, el cual las presentó de una manera más consistente en 1905.
Se tiene un sistema S de coordenadas y un sistema S' de coordenadas , de aquí las ecuaciones que describen la transformación de un sistema a otro son:
Donde es el llamado factor de Lorentz y es la velocidad de la luz en el vacío.
Contrario a nuestro conocimiento actual, en aquel momento esto era una completa revolución, debido a que se planteaba una ecuación para transformar al tiempo, cosa que para la época era imposible. En la mecánica clásica, el tiempo era un invariante. Y para que las mismas leyes se puedan aplicar en cualquier sistema de referencia se obtiene otro tipo de invariante a grandes velocidades (ahora llamadas relativistas), la velocidad de la luz.
Simultaneidad
Relatividad de simultaneidad y tiempo
Se refiere al hecho de que no se puede decir con sentido absoluto que dos acontecimientos en diferente lugar puedan haberse realizado al mismo tiempo. Si dos observadores, en el mismo lugar (espacio), presencian un fenómeno, podrían decir simultáneamente que se realizó en el mismo tiempo. Los dos indicarían el mismo tiempo del acontecimiento. Pero si los dos presencian ese acontecimiento en lugares diferentes, espacios diferentes, al mismo tiempo, ninguno de ellos podría afirmar que se realizó simultáneamente.
Matemáticamente, esto puede comprobarse en la primera ecuación de la transformación de Lorentz:
un evento que se realiza en el sistema de referencia S, que satisface , no necesariamente debe ser simultáneo en otro sistema de referencia inercial S', para satisfacer .
Para que estos eventos puntuales puedan ser simultáneos deben estar en el sistema de referencia S con la condición de que y así en el nuevo sistema S' se podrá afirmar la simultaneidad. El concepto de simultaneidad puede formalizarse así:
Dados dos eventos puntuales E1 y E2, que ocurre respectivamente en instantes de tiempo t1 y t2, y en puntos del espacio P1 = (x1, y1, z1) y P2 = (x2, y2, z2), todas las teorías físicas admiten que estos sólo pueden darse una, de tres posibilidades mutuamente excluyentes:
Es posible para un observador estar presente en el evento E1 y luego estar en el evento E2, y en ese caso se afirma que E1 es un evento anterior a E2. Además si eso sucede no puede existir otro observador que verifique 2.
Es posible para un observador estar presente en el evento E2 y luego estar en el evento E1, y en ese caso se afirma que E1 es un evento posterior a E2. Además si eso sucede no puede existir otro observador que verifique 1.
Es imposible para algún observador puntual, estar presente simultáneamente en los eventos E1 y E2.
Dado un evento cualquiera, el conjunto de eventos puede dividirse según esas tres categorías anteriores. Es decir, todas las teorías físicas permiten fijado un evento, clasificar a los demás eventos: en (1) pasado, (2) futuro y (3) resto de eventos (ni pasados ni futuros). En mecánica clásica esta última categoría está formada por los sucesos llamados simultáneos, y en mecánica relativista eventos no relacionados causalmente con el primer evento. Sin embargo, la mecánica clásica y la mecánica relativista difieren en el modo concreto en que esa división entre pasado, futuro y otros puede hacerse y en si dicho carácter es absoluto o relativo de dicha partición.
Dilatación del tiempo y contracción de la longitud
Como se dijo previamente, el tiempo en esta teoría deja de ser absoluto como se proponía en la mecánica clásica. O sea, el tiempo para todos los observadores del fenómeno deja de ser el mismo. Si tenemos un observador inmóvil haciendo una medición del tiempo de un acontecimiento y otro que se mueva a velocidades relativistas, los dos relojes no tendrán la misma medición de tiempo.
Mediante la transformación de Lorentz nuevamente llegamos a comprobar esto. Se coloca un reloj ligado al sistema S y otro al S', lo que nos indica que x = 0. Se tiene las transformaciones y sus inversas en términos de la diferencia de coordenadas:
y
Si despejamos las primeras ecuaciones obtenemos
para sucesos que satisfagan De lo que obtenemos que los eventos que se realicen en el sistema en movimiento S' serán más largos que los del S. La relación entre ambos es esa ?. Este fenómeno se lo conoce como dilatación del tiempo.
Contracción de la longitud
Gráfico que explica la contracción de Lorentz.
Si se dice que el tiempo varía a velocidades relativistas, la longitud también lo hace. Un ejemplo sería si tenemos a dos observadores inicialmente inmóviles, éstos miden un vehículo en el cual solo uno de ellos "viajará" a grandes velocidades, ambos obtendrán el mismo resultado. Uno de ellos entra al vehículo y cuando adquiera la suficiente velocidad mide el vehículo obteniendo el resultado esperado, pero si el que esta inmóvil lo vuelve a medir, obtendrá un valor menor. Esto se debe a que la longitud también se contrae.
Volviendo a las ecuaciones de Lorentz, despejando ahora a x y condicionando a se obtiene:
de lo cual podemos ver que existirá una disminución debido al cociente. Estos efectos solo pueden verse a grandes velocidades, por lo que en nuestra vida cotidiana las conclusiones obtenidas a partir de estos cálculos no tienen mucho sentido.
Composición de velocidades
Anterior a la Relatividad Especial, la velocidad de un cuerpo en dos sistemas venía dado por
; donde es la velocidad del cuerpo con respecto al sistema S', es la velocidad del sistema y es la velocidad desde el sistema en reposo S. Ahora, debido a la alteración en la dirección de la noción de simultaneidad esto deja de ser del todo cierto. Con los cálculos debidos en las transformadas de Lorentz se logra obtener la siguiente ecuación:
Al observar con cuidado esta fórmula se nota que si un cuerpo se mueve a la velocidad de la luz en el sistema S, también lo hará en el sistema S'. Además se obtiene que si las velocidades son muy pequeñas en comparación con la luz, esta fórmula se aproxima a la anterior dada por Galileo.
Masa, Momento y Energía Relativista
El concepto de masa en la teoría de la relatividad especial tiene dos bifurcaciones: la masa invariante y la masa relativista aparente. La masa relativista aparente es la masa aparente que va a depender del observador y se puede incrementar dependiendo de su velocidad, mientras que la invariante es independiente del observador e invariante.
Matemáticamente tenemos que: donde es la masa relativista aparente, es la invariante y es el factor de Lorentz. Notemos que si la velocidad relativa del factor de Lorentz es muy baja, la masa relativa tiene el mismo valor que la masa invariante pero si ésta es comparable con la velocidad de la luz existe una variación entre ambas. Conforme la velocidad se vaya aproximando a la velocidad de la luz, la masa relativista tenderá a infinito
Cantidad de movimiento
Al existir una variación en la masa relativista aparente, la cantidad de movimiento de un cuerpo también debe ser redefinida. Según Newton, la cantidad de movimiento esta definida por donde era la masa del cuerpo. Como esta masa ya no es invariante, nuestra nueva "cantidad de movimiento relativista" tiene el factor de Lorentz incluido así:
Sus consecuencias las veremos con más detenimiento en la sección posterior de fuerza.
Equivalencia de masa y energía
Equivalencia entre masa y energía.
La relatividad especial postula una ecuación para la energía, la cual inexplicablemente llego a ser la ecuación más famosa del planeta, E=mc2. A esta ecuación también se la conoce como la equivalencia entre masa y energía.
En la relatividad, la energía y el momento de una partícula están relacionados mediante la ecuación:
Esta relación de energía-momento formulada en la relatividad nos permite observar la independencia del observador tanto de la energía como de la cantidad de momento. Para velocidades no relativistas, la energía puede ser aproximada mediante una expansión de una serie de Taylor así
encontrando así la energía cinética de la mecánica de Newton. Lo que nos indica que esa mecánica no era más que un caso particular de la actual relatividad. El primer término de esta aproximación es lo que se conoce como la energía en reposo(energía potencial), ésta es la cantidad de energía que puede medir un observador en reposo de acuerdo con lo postulado por Einstein. Esta energía en reposo no causaba conflicto con lo establecido anteriormente por Newton, porque ésta es constante y además persiste la energía en movimiento. Einstein lo describió de esta manera:
bajo esta teoría, la masa ya no es una magnitud inalterable pero sí una magnitud dependiente de (y asimismo, idéntica con) la cantidad de energía.
Fuerza
En mecánica newtoniana la fuerza no relativista puede obtenerse simplemente como la derivada temporal del momento lineal:
,
Pero contrariamente postula la mecánica newtoniana, aquí el momento no es simplemente la masa en reposo por la velocidad. Pro lo que la ecuación ya no es válida en relatividad. Si introducimos la definición correcta del momento lineal, usando la masa aparente relativista entonces obtenemos la expresión relativista correcta:
donde es la masa relativista aparente. Calculando la fuerza anterior se observa que hecho la fuerza podría no tener necesariamente la dirección de la aceleración, como se deduce desarrollando la ecuación anterior:
En introduciendo las aceleraciones normal y tangencial:
Existen dos casos particulares de movimiento de una partícula donde la fuerza es siempre paralela a la acelerción, que son el movimiento rectilíneo uniformemente acelerado y el movimiento circular uniforme, en el primer caso el factor de proporcionalidad es y el en segundo
Esquema sobre la contracción de Lorentz. (x',w') representan las coordenadas de un observador en reposo a una barra, mientras que (x,w) son las coordenadas de otro observador con respecto a dicha barra, por la naturaleza pseudoeuclídea del espacio-tiempo aun cuando el primer observador mide una longitud l, el segundo mide una longitud menor l/? < l.
La fuerza de Lorentz es la fuerza que experimenta una carga a su paso por un campo electromagnético. En la imagen se puede observar la situación más simple: una carga (Q) moviéndose a velocidad constante (v) por un campo magnético constante (B) producido por un imán. La fuerza resultante viene del producto vectorial de la velocidad de la carga por el campo magnético, por lo que ésta es perpendicular tanto a la velocidad como al campo. Debido a esto, si la carga llevase la misma dirección que el campo magnético, la fuerza de Lorentz sería nula.
UTILIZAR LA FUERZA DE LORENTZ
PARA EFECTOS DE TRABAJO EN PREVENCION DE RIESGOS.
EJEMPLO:
DENTRO DE UN PROCESO PRODUCTIVO SE
GENERA UNA LINEA DE PRODUCCION, EN LA
CUAL UNA EQUIPO EN ESPECIFICO, MANTIENE
UN PROCESO X , EN EL CUAL PARA
SER DETENEDIDO EN CASO DE UNA FALLA
MECANICA, ESTA SE PUEDA SER ACCCIONADA MEDIANTE UN SISTEMA DE MAGNESTISMO DENTRO DE DOS PARALELOS, ESTABLECIENDO UN SISTEMA DE SEGURIDAD, UN SENSOR AUTOMATICO QUE SE CAPAZ DE DENTENER EL PROCESO PRODUCTIVO, Y DEJAR PASO SOLAMENTE AL ELECTROMAGENETISMO, PARALIZANDO EN FORMA AUTOMATICA LOS PROCESOS DE TRABAJO.
CON ESTE SISTEMA SE PUEDA REDUCIR CUALQUIER CONDICION SUBESTANDAR DE RIESGOS, EL L A CUAL EL TRABAJADOR SE PUEDA LESIONAR Y/O ACCIDENTAR.
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