Física Aplicada ejemplos de Modelamiento en otras Ciencias

1. 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 www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

2. Física en la Zoología Física en la Zoología (y en el deporte) www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

3. Como caminamos y corremos Porque correr y no “caminar rápido” www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

4. El caminar y correr www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

5. El caminar y correr Peso mantiene pies en la tierra; modo caminar Caso Peso no puede mantiene pies en la tierra; modo correr Caso Para el ser humano la velocidad critica es de aprox. 3.2 m/s o 11.4 km/hrs. www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

6. El caminar y correr Aceleración centrifuga, ecuación y medición Angulo [grad] Aceleración centrifugal [grad] Datos medidos por alumnos de la Universidad Austral de Chile Velocidad [m/s] Velocidad [m/s] www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

7. Sistema motriz Funcionamiento del sistema hueso-musculo www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

8. Acción del musculo Como los músculos solo pueden “tensar” deben de trabajar en duplas: Musculo para “abrir” Musculo para “cerrar” www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

9. Acción del musculo largo del hueso [cm] radio del hueso [cm] sección del musculo [cm2] Fuerza (ej. peso) [N] ángulo [rad] desviación [cm] www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

10. Ecuación de “elasticidad del musculo” Peso del cuerpo Torque originado por el peso Torque originado por el musculo Igualando los torques www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

11. Ecuación de “elasticidad del musculo” No solo aplica a el cuerpo humano, también a todo animal e incluso vegetal www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

12. Un Hoax que no tomo el curso Algunos nos quieren engañar pero no estudian la mecánica del cuerpo … Foto es y no por lo que los huesos serian demasiado pesados. www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

13. Como vuela un ave Como vuela un ave www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

14. Fuerzas al volar Resistencia por ángulo de ataque: www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

15. Volar Potencia necesaria Potencia máxima Resistencia aerodinámica Resistencia alto ángulo de ataque Velocidad de … aterrizaje migración fuga www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

16. Aterrizaje y Despegue www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

17. Descripción del movimiento www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

18. Descripción del movimiento www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

19. Descripción del movimiento Mayor sustentacion para ave que sigue www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

20. Descripción del movimiento Al volar en la posición lateral de la estela turbulenta el pajar ahorra como el 40% de su energía. www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

21. Como nada un pez Como nada un pez www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

22. Forma del Pez 0.25 www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

23. Como nada un pez Fuerza generada Propulsión Contracción de músculos Dilatación de músculos www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

24. Descripción del movimiento Necesidad de explicar “intuitivamente” Calle de Karman tradicional = resistencia por succión Calle de Karman invertida = propulsión www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

25. Descripción del movimiento E introducir “indicadores fáciles de manejar” Numero de Strouhal Velocidad Velocidad Distancia entre vortex: Numero de Strouhal (0.25…0.35) Frecuencia de la cola [Hz=1/s] Amplitud de la oscilación [m] Velocidad [m/s] 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 www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

26. Descripción del movimiento Concluyendo sobre su comportamiento …. El pez que nada mas atrás Puede aprovechar parte de la energía generada por el pez que lo antecede. Nadan así 2-6 veces mas largo que un pez individual. www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

27. E hidrodinámica Y otros ejemplos de fluidos laminares: pR Presión en la vena [Pa] pr p pR’ Largo de la vena [m] Dolor en dientes Desarrollo del hueso www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

28. Economía y Sociología Usando la física en “analogía” www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

29. Economía Economía (Distribución de bienestar) www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

30. Economía 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): www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

31. Economía Representación grafica Algunos ejemplos www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

32. Sociología Sociología (Toma de decisiones) www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

33. Sociología Modelos tipo spin para la opinión publica (preferencias en productos, políticos, etc.) Influencia del medio Interacción entre miembros Vector de opinión de persona i www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

34. Sociología 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) Calidad de Productos Ejemplo Opiniones Venta Supermercado Atención Agrado Conveniencia de Precios Conveniencia de Promociones Variedad de Productos Rapidez de Cajas Infraestructura Tiempo de acceso www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

35. Sociología Autopista Tren Rio Barreras Locomoción Distribución Segmento Compra por cercanía Compra por preferencia www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

36. Sociología También para campanas políticas Reclame Presentaciones Entrevistas Debates Noticias El colega Los del club La familia Los amigos Efectos de “magnetización” espontanea Crear convencidos Curiosidades: datos indican “no hable mal de Lagos, sea su sucesor!” No hizo caso Lo trato pero … www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

37. Economía y Sociología 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” … ??? www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

38. Aplicaciones tecnológicas Aplicaciones tecnológicas www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

39. Problemas simples Problemas simples www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

40. Aplicaciones tecnológicas High tech??? Diamantes Condición de trabajo: Si no se cumple: - Corona rueda y “vibra como loca” www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

41. Ingenieria Inversa Ingenieria Inversa www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

42. Ingenieria Inversa El invento Supuestamente mejora el desempeño y permite Incluso usar material de bajo octanaje. ¿¿¿Como??? www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

43. Ingenieria Inversa • Discontinuidad en • Características del gas • Variables que describen el sistema Mezcla quemada Mezcla sin quemar • Mecanismos para modelar • Difusión del material • Cambio de potencial químico 10-5 m Consecuencia, baja velocidad Mezcla quemada Mezcla Temperatura Única alternativa, “mover” el frente de llama Posición www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

44. Ingenieria Inversa Solución: uso de jets, no comprar patente, registrar la propia www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

45. Actividades actuales Actividades actuales www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

46. Modelamiento Creando piel artificial (grupo Dr. Miguel Concha) Polimerización de la matriz Viscosidad modelada vía Green-Kubo Hundimiento de las células modelado vía Empuje + Stokes www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

47. Métodos Numéricos Proyecto en fase de definición 300 PCs en red Con Jefe Radioterapia Dr. Andres Córdova www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

48. Análisis de Señales Analizando Info de radiación últimos 10 anos en Valdivia (Ch. Loevengreen) Objetivo largo plazo Participar en simulaciones cambio climático Otro frente con el CECS (mediano plazo) Análisis numérico de Lagrangianos www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

49. Análisis de Señales Retirando nuestro “filtro azul” www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08

50. Contacto Dr. Willy H. Gerber wgerber@gphysics.net Instituto de Fisica Universidad Austral de Chile Campus Isla Teja Casilla 567, Valdivia, Chile www.gphysics.net – Fisica Aplicada-Version 11.08