SERVICES & TRAINING HSE COLOMBIA SAS www.servicestraining.co info@servicestraining.co Tel: (1) 492 3249 Cel.: 320 488 14 62 Transversal 77 51 A 18 Bogotรก D.C. Colombia
Lección 7 Física de las caídas
Objetivos Al finalizar la lección el participante estará en capacidad de: Identificar las energías presentes en las caídas Identificar las consecuencias en el cuerpo de las caídas
Como introducción de este capitulo responda las siguientes preguntas: ¿Si se deja caer una bola de cañon con masa de 12 kg y una pelota de tenis de masa 0,12 kg ambas desde una altura de 20 mts, cual de las 2 llegará primero al piso? ¿Dónde PESA más un objeto, en la tierra o en la luna? ¿si se lleva a la luna una bola de cañon de masa 12 kg, su masa al llegar a la luna: es mas baja, se mantiene o aumento?
Al momento en que un objeto cae al piso en caída libre, la fuerza de impacto esta determinada por: A- la masa b- el peso c- la forma del elemento Si dos objetos de forma esférica se dejan rodar por un plano inclinado y su material presenta el mismo rozamiento pero sus masas son ampliamente diferente, ¿cual se acelerará mas durante el descenso?
Galileo Galilei (1564 – 1642) demostró que todos los objetos caen sobre la superficie de la tierra con la misma aceleración, y que esta aceleración es independiente de la masa del objeto que cae. Según cuenta una leyenda, Galileo subió a la torre inclinada de Pisa y arrojó dos objetos de masa diferente para demostrar que el tiempo de caída libre era, virtualmente, el mismo para ambos.
A principios de los años 1600, Galileo determinó que la aceleración de todos los objetos cerca de la superficie de la tierra, como g = 9.8 m/s. Revise el video del siguiente link para ampliar la información: Galileo y la ley de la caída libre https://www.youtube.com/watch?v=xAbwbwP7bkE
Isaac Newton fue la primera persona en darse cuenta que la fuerza que hace que los objetos caigan con aceleraciรณn constante en la Tierra (gravedad terrestre) y la fuerza que mantiene en movimiento los planetas y las estrellas es la misma En el รกmbito cotidiano, esta fuerza equivale al peso; en este caso, la masa del objeto y la masa de la Tierra se atraen, y el objeto queda sometido a una fuerza dirigida hacia el centro de la Tierra. Revise el video del siguiente link para ampliar la informaciรณn: Documental | Isaac NEWTON y la Gravedad https://www.youtube.com/watch?v=pTK9Pu2 ZH0c
Energía potencial La energía potencial es una energía que resulta de la posición o configuración del objeto. Un objeto puede tener la capacidad para realizar trabajo como consecuencia de su posición en un campo gravitacional (energía potencial gravitacional) en este caso la tierra. la energía potencial que posee el sistema físico representa la energía "almacenada" en virtud de su posición y/o configuración, por contraposición con la energía cinética que tiene y que representa su energía debida al movimiento.
Energía Cinética La energía cinética es la que adquiere un cuerpo debido a su movimiento y que se define como la cantidad de trabajo necesaria para acelerar un cuerpo en reposo y de una masa determinada hasta una velocidad establecida. Dicha energía se adquiere a través de una aceleración (para nuestro caso en lo que se refiere a trabajo en alturas esta aceleración será la de la gravedad) , luego de la cual el objeto la conservará idéntica hasta variar la velocidad (acelerar o enlentecer) por lo que, para detenerse, hará falta un trabajo negativo de la misma magnitud que su energía cinética acumulada. Así, cuanto mayor sea el tiempo en que la fuerza inicial actúe sobre el cuerpo en movimiento, mayor será la velocidad alcanzada y mayor la energía cinética obtenida Fuente: http://www.ejemplos.co/ejemplos-de-energia-cinetica/#ixzz4lGvYViqr
«hará falta un trabajo negativo de la misma magnitud que su energía cinética acumulada» esto es lo que sucede cuando golpeamos el piso, después de una caída, la energía cinética se transforma en energía mecánica que generara lesiones sobre el cuerpo, dado que al finalizar el recorrido el cuerpo esta en el punto mas bajo donde no hay energía potencial y ya se ha detenido es decir no tiene energía cinética.
Diferencia entre la energía cinética y la energía potencial La energía cinética, junto a la energía potencial, suman el total de la energía mecánica (Em = Ec + Ep). Estas dos formas de energía mecánica, la cinética y la potencial, se distinguen en que la última es el monto de energía asociado a la posición que ocupa un objeto en reposo y puede ser de tres tipos: Energía potencial gravitatoria. Depende de la altura a la que están colocados los objetos y la atracción que sobre ellos ejercería la gravedad. Energía potencial elástica. Es la que se produce cuando un objeto elástico recupera su forma original, como un resorte al ser descomprimido. Energía potencial eléctrica. Es la contenida en el trabajo que realiza un campo eléctrico específico, cuando una carga eléctrica en su interior se traslada desde un punto del campo hasta el infinito.
Un hombre en patineta. Un patinetero en la U de concreto experimenta tanto la energía potencial (cuando se detiene en sus extremos un instante) y la energía cinética (cuando reemprende el movimiento descendente y ascendente). Un patinetero con mayor masa corporal adquirirá una mayor energía cinética, pero también uno cuya patineta le permita ir a mayores velocidades. Un jarrón de porcelana que cae. A medida que la gravedad actúa sobre el jarrón de porcelana tropezado sin querer, la energía cinética se acumula en su cuerpo a medida que desciende y se libera en cuanto se hace añicos contra el suelo. El trabajo inicial producido por el tropezón acelera el cuerpo rompiendo su estado de equilibrio y el resto lo hace la gravedad de la Tierra. Una pelota arrojada. Al imprimir nuestra fuerza sobre una pelota en reposo, la aceleramos lo suficiente para que recorra el trecho entre nosotros y un compañero de juegos, imprimiéndole así una energía cinética que luego, al atajarla, nuestro compañero deberá contrarrestar con un trabajo de igual o superior magnitud y así detener el movimiento. Si la bola es más grande requerirá más trabajo detenerla que si es chica.
Una piedra en una ladera. Supongamos que empujamos una piedra cuesta arriba en una ladera. El trabajo que realizamos al empujarla debe ser mayor que la energía potencial de la piedra y la atracción de la gravedad sobre su masa, caso contrario no lograremos moverla hacia arriba o, peor aún, nos aplastará. Si, como a Sísifo, se nos va la piedra por la ladera contraria hacia el otro lado, ésta liberará su energía potencial en energía cinética a medida que se desplome cuesta abajo. Dicha energía cinética dependerá de la masa de la piedra y de la velocidad que adquiera en su caída. Un carrito de montaña rusa adquiere energía cinética a medida que cae y que incrementa su velocidad. Instantes antes de que inicie su descenso, el carrito tendrá energía potencial y no cinética; pero una vez emprendido el movimiento toda la energía potencial se convierte en cinética y alcanza su punto máximo en cuanto termina la caída y empieza el nuevo ascenso. Dicho sea de paso, esta energía será mayor si el carrito va lleno de gente que si va vacío (pues tendrá mayor masa).
ENERGIAS ENERGIA POTENCIAL
mgh Masa *g gravedad * h(altura)
Masa * (velocidad)^2
2
Observe los tres videos descritos a continuación para entender mejor estos conceptos
Energía Cinética y Potencial Ejercicios https://www.youtube.com/watch?v=V7cSskaIo6Q Energía potencial y cinética https://www.youtube.com/watch?v=8NTCxqqitdI Energia Cinética y Potencial https://www.youtube.com/watch?v=bwKJdkv4zyY
La energĂa no puede ser creada ni destruida solo cambia de forma.
FASES DE UNA CAÍDA TIEMPO ( Segundos)
Distancia de caída
Velocidad Km. / h
Respuesta humana
Acciones del cuerpo
0.0
0.00
0.0
Ninguna
Negligentes
0.1
0.05
3.6
Conocer
Negligentes
0.2
0.20
7.2
Conocer
Negligentes
0.3
0.45
10.8
Reflejos
Negligentes
0.4
0.80
14.4
Inicio movimiento
Negligentes
0.5
1.25
18.0
Inicio movimiento
Negligentes
0.6
1.80
21.6
Algún movimiento
Inicio frenado
0.7
2.10
14.4
Impacto
Máxima fuerza
0.8
2.40
7.2
Impacto
Decrece
0.9
2.70
0.0
Suspensión
Estático
Calculo de la Distancia Total de CaĂda
CALCULO DE DISTANCIA DE CAIDA 6ft. (1.8m) ’
Longitud la cuerda
3.5ft. (1.07m) Distancia de Desaceleración
6ft. (1.8m Estatura del trabajador
3ft. (.9m) Factor de seguridad
Durante la caída decimos que el cuerpo adquiere energía cinética, que es función de su masa y velocidad. La altura sobre el suelo va disminuyendo mientras que se incrementa la velocidad.
EFECTOS ANATOMICOS Y FISIOLOGICOS PRODUCIDOS POR UNA CAIDA
LESIONES CORPORALES EN LA MUERTE POR CAIDAS
TRAUMA CRANEOENCEFALICO
La cabeza es el órgano mas pesado del cuerpo, por esta razón es lógico que durante la caída el cuerpo se gire y sea la parte que tiende a golpear primero el suelo.
LESIONES EN TORAX
Durante la caída es natural que abramos nuestros brazos por lo que también es natural que el área del tórax quede mas expuesta a los golpes aumentando la probabilidad que se genere una fractura de costillas. Estas también suelen generar daños en órganos y perforaciones de pulmón. En estos casos se puede generar una hemorragia interna o la muerte derivada de la perforación de pulmón.
LESIONES EN COLUMNA VERTEBRAL
Durante una caída se pueden generar lesiones en la columna vertebral derivado de los golpes, sin embargo aun usando un arnés, cuando no se usa con los equipos de detención de caídas adecuados (equipos con absorbedor o que limiten la caída a fuerzas de impacto muy bajas) se presenta un fenómeno llamado efecto látigo que puede generar daños en la columna vertebral a nivel cervical. Consulte en youtube videos de efecto latigo en frenadas para entender este concepto Observe los videos del manual y desarrolle el taller de esta lección, enfoque su atención en observar las lesiones que se generan sobre el cuerpo.
LESIONES EN ORGANOS ABDOMINALES
Durante la caída, usando un arnés, cuando no se usa con los equipos de detención de caídas adecuados (equipos con absorbedor o que limiten la caída a fuerzas de impacto muy bajas) se presenta una frenada muy brusca. Por efecto de la inercia los órganos trataran de seguir cayendo y el hígado que es sostenido únicamente por el ligamento de teres puede ser cortado por el mismo si la fuerza de impacto es muy fuerte sobre el cuerpo. En estos casos se puede generar una hemorragia interna y daño del riñón.
LESIONES EN EXTREMIDADES
TRAUMA POR SUSPENSION
Con los conocimientos adquiridos en este capitulo responda nuevamente las siguientes preguntas:
¿Si se deja caer una bola de cañon con masa de 12 kg y una pelota de tenis de masa 0,12 kg ambas desde una altura de 20 mts, cual de las 2 llegará primero al piso? ¿Dónde PESA más un objeto, en la tierra o en la luna? ¿si se lleva a la luna una bola de cañon de masa 12 kg, su masa al llegar a la luna: es mas baja, se mantiene o aumento?
Al momento en que un objeto cae al piso en caída libre, la fuerza de impacto esta determinada por: A- la masa b- el peso c- la forma del elemento Si dos objetos de forma esférica se dejan rodar por un plano inclinado y su material presenta el mismo rozamiento pero sus masas son ampliamente diferente, ¿cual se acelerará mas durante el descenso?
SERVICES & TRAINING HSE COLOMBIA SAS www.servicestraining.co info@servicestraining.co Tel: (1) 492 3249 Cel.: 320 488 14 62 Transversal 77 51 A 18 Bogotรก D.C. Colombia