física aplicada ejemplos de modelamiento en otras ciencias
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Física Aplicada ejemplos de Modelamiento en otras Ciencias. Dr. Willy H. Gerber Instituto de Física, Universidad Austral de Chile, Valdivia Programa de Física Médica, Universidad de la Frontera, Temuco. www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08. F í sica en la Zoología. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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Física Aplicadaejemplos de Modelamiento en otras Ciencias
Dr. Willy H. Gerber
Instituto de Física, Universidad Austral de Chile, ValdiviaPrograma de Física Médica, Universidad de la Frontera, Temuco
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Física en la Zoología
Física en la Zoología(y en el deporte)
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Como caminamos y corremos
Porque correr y no “caminar rápido”
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El caminar y correr
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El caminar y correr
Caso Peso mantiene pies en la tierra; modo caminar
Caso Peso no puede mantiene pies en la tierra;modo correr
Para el ser humano la velocidad critica es de aprox. 3.2 m/s o 11.4 km/hrs.
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El caminar y correr
Velocidad [m/s]
Angu
lo [g
rad]
Velocidad [m/s]
Acel
erac
ión
cent
rifug
al [g
rad]
Aceleración centrifuga, ecuación y medición
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Datos medidos por alumnosde la Universidad Austral de Chile
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Sistema motriz
Funcionamiento del sistema hueso-musculo
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Acción del musculo
Como los músculos solo pueden “tensar” deben de trabajar en duplas:
Musculo para“abrir”
Musculo para“cerrar”
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Acción del musculo
largo del hueso [cm]radio del hueso [cm]sección del musculo [cm2]
Fuerza (ej. peso) [N]ángulo [rad]desviación [cm]
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Ecuación de “elasticidad del musculo”
Peso del cuerpo
Torque originado por el peso
Torque originado por el musculo
Igualando los torques
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Ecuación de “elasticidad del musculo”
No solo aplica a el cuerpo humano, también a todo animal e incluso vegetal
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Un Hoax que no tomo el curso
Foto es
y no
por lo que los huesosserian demasiado
pesados.
Algunos nos quieren engañar pero no estudian la mecánica del cuerpo …
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Como vuela un ave
Como vuela un ave
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Fuerzas al volar
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Resistencia por ángulo de ataque:
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Potencia necesaria
Resistencia aerodinámica
Potencia máxima
Velocidad de … aterrizaje migración fuga
Volar
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Resistencia alto ángulo deataque
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Aterrizaje y Despegue
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Descripción del movimiento
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Descripción del movimiento
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Descripción del movimiento
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Mayor sustentacionpara ave que sigue
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Descripción del movimiento
Al volar en la posición lateral de la estela turbulenta el pajar ahorra como el 40% de su energía.
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Como nada un pez
Como nada un pez
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Forma del Pez
0.25
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Como nada un pez
Propulsión
Dilatación de músculos
Contracción de músculos
Fuerza generada
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Descripción del movimiento
Calle de Karman tradicional = resistencia por succión
Calle de Karman invertida = propulsión
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Necesidad de explicar “intuitivamente”
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Descripción del movimiento
Numero de Strouhal
Numero de Strouhal (0.25…0.35)Frecuencia de la cola [Hz=1/s]Amplitud de la oscilación [m]Velocidad [m/s]
Distancia entre vortex:
Ejemplo: Amplitud 10 cm, St=0.3, Frecuencia 2.5 Hz -> v=0.833 m/s, l=16.67 cm Frecuencia 0.5 Hz -> v=0.167 m/s, l=3.34 cm
E introducir “indicadores fáciles de manejar”
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Velocidad
Velocidad
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Descripción del movimiento
El pez que nada mas atrásPuede aprovechar parte de la energía generada por el pez que lo antecede.Nadan así 2-6 veces mas largo que un pez individual.
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Concluyendo sobre su comportamiento ….
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E hidrodinámica
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p
Largo de la vena [m]
Pres
ión
en la
ven
a [P
a]
pR
pr
pR’
Desarrollo del hueso
Y otros ejemplos de fluidos laminares:
Dolor en dientes
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Economía y Sociología
Usando la física en “analogía”
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Economía
Economía(Distribución de bienestar)
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Economía
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Contando estados posibles de un “sistema” de “personas” con un “bienestar” (wellbeing) total a distribuir de
Probabilidad de que una “persona” tenga un nivel de “bienestar” es (caso “sin interacción”)
Descripción mediante la curva de Lorenz (Bienestar total de una fracción de la población):
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Economía
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Representación grafica Algunos ejemplos
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Sociología
Sociología(Toma de decisiones)
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Sociología
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Influencia del medio Interacción entre miembros
Modelos tipo spin para la opinión publica (preferencias en productos, políticos, etc.)
Vector de opinión de persona i
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Sociología
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Se puede modelar con Ising, o mas general Potts, sin embargo en la aplicación fit numérico de A’s y B’s en base a encuestas
y estimación de probabilidades de un evento como “selección de producto” (componente especial del vector opinión s)
Atención
Variedad de Productos
Calidad de Productos
Conveniencia de Precios
Infraestructura
Tiempo de acceso
Rapidez de Cajas
Agrado
Conveniencia de Promociones
EjemploOpinionesVentaSupermercado
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Sociología
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Distribución Barreras
Rio
Tren
Autopista
Locomoción
SegmentoCompra por cercaníaCompra por preferencia
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Sociología
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Curiosidades: datos indican “no hable mal de Lagos, sea su sucesor!”
También para campanas políticas
ReclamePresentacionesEntrevistasDebatesNoticias
El colegaLos del clubLa familiaLos amigos
Efectos de “magnetización”espontaneaCrear
convencidos
No hizo caso Lo trato pero …
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Economía y Sociología
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Otros frentes:
Cesantía como condensación?
Compras de productos caros (OR – Products) : distribución de Fermiones? (Marketing: distribución “logística”)
Compras de productos baratos (AND- Products): distribución de Bosones?
Problemas de fondo
Prejuicios: “personas no son partículas” … capaz estadísticamente si “paradoja de Gibbs????” … todos somos reemplazables “las personas no son predecibles” … la masa si “yo se lo que es correcto, no se puede contrastar” … ???
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Aplicaciones tecnológicas
Aplicaciones tecnológicas
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Problemas simples
Problemas simples
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Aplicaciones tecnológicas
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High tech???
DiamantesCondición de trabajo:
Si no se cumple:- Corona rueda y “vibra como loca”
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Ingenieria Inversa
Ingenieria Inversa
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Ingenieria Inversa
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El invento
¿¿¿Como???
Supuestamente mejorael desempeño y permiteIncluso usar material de bajo octanaje.
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Ingenieria Inversa
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Mezcla quemadaMezcla
sin quemar
Discontinuidad en- Características del gas- Variables que describen el sistema
Temperatura
Mezcla quemadaMezcla
Posición
10-5 m
Mecanismos para modelar- Difusión del material- Cambio de potencial químico
Consecuencia, baja velocidad
Única alternativa, “mover” el frente de llama
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Ingenieria Inversa
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Solución: uso de jets, no comprar patente, registrar la propia
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Actividades actuales
Actividades actuales
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Modelamiento
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Creando piel artificial (grupo Dr. Miguel Concha)
Polimerización de la matrizViscosidad modelada vía Green-Kubo
Hundimiento de las célulasmodelado vía Empuje+ Stokes
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Métodos Numéricos
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Proyecto en fase de definición
300 PCsen red
Con Jefe RadioterapiaDr. Andres Córdova
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Análisis de Señales
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AnalizandoInfo de radiaciónúltimos 10 anosen Valdivia(Ch. Loevengreen)
Objetivo largo plazoParticipar en simulaciones cambio climático
Otro frente con el CECS (mediano plazo)Análisis numérico de Lagrangianos
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Análisis de Señales
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Retirando nuestro “filtro azul”
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Contacto
Dr. Willy H. [email protected]
Instituto de FisicaUniversidad Austral de ChileCampus Isla TejaCasilla 567, Valdivia, Chile
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