sábado, 7 de junio de 2008

Modulo de Young

Es una característica d elas sustancias sólidas conocer su valor nos permitirá calcular la deformación que sufrirá un cuerpo al someterce a un esfuerzo.

Cuando en la expresión matemática del módulo de elasticidad se sustituye las ecuaciones del esfuerzo y de la deformación se obtiene el módulo de Young donde:


Modelo de elasticidad

Es el cociente entre el esfuerzo (fuerza) aplicado a un cuerpo y la deformación producida en el dicho cuerpo.

También recibe el nombre de: constante del resorte o coeficiente de rigidez del cuerpo sólido del que se trate.























La tabla anterior fue un ejemplo de aplicación de diferentes pesos en un resorte.

Ley de Hooke

Robert Hooke (1635-1703) Físico ingles

"Mientras no se exeda el límite de elasticidad de un cuerpo la deformación elastica que sufre es directamente proporcional al esfuerzo recibido".


Con un resorte y una regla se comprueba la ley de Hooke al poner una pesa de 20gr.,el resorte se estira 4cm.;Pero si la pesa se cambia por una de 40gr. el resorte se estirará 2 cm. más y así sucesivamente.

Teorema de Torricelli

Físico italiano , Evangelista Torricelli (1608-1647)


"La velocidad a la que sale un líquido por el orificio de un recipiente, es igual a la que adquiriría un cuerpo que se dejara caer libremente desde el nivel libre de líquido, hasta el nivel del orificio".


La velocidad con la que sale un líquido por un orificio es mayor conforme aumenta la profundicada.

Principio de Bernoulli

Físico suizo Daniel Bernoulli

"La presión de un líquido que fluye por una tubería es bajo, si su velocidad es alta, y por el contrario, su presión es alta si su velocidad es baja".


En un líquido ideal cuyo flujo es estacionario, la suma de las energías cinéticas, potencial y presión que tiene el líquido en un punto es igual a la sume de estas energías en cualquier otro punto.
Eteorema de Bernoulli se usaba en la ley de la conservación de la energía; por ella en los puntos 1 y 2, la presión, la energía cinética y la energía potencial son iguales.

El principio de Arquimedes

La flotación de los cuerpos

Cuando un cuerpo se sumerge en un líquido se observa que éste ejerce un apresión verticalascendiente sobre él.
Lo anterior se comprueba al introducir un trozo de madera en agua; la madera es empujada hacia arriba, por ello se debe ejercer una fuerza hacia abajo si se desea mantenerla sumergida.
El empuje que reciben los cuerpos al ser introducidos en un líquido fue estudiado por el griego Arquimedes (287-212 a.C.), quien además se destacó por sus investigaciones sobre el uso de las palancas, la geometría plana y del espacio y su teoría sobre los números.

El principio de Arquimedes dice:

"Todo cuerpo sumergido en un fluido recibe un empuje ascendiente igual al peso del fluido desalojado".

En un cuerpo totalmente sumergido en un líquido todos los puntos de la superficie reciben una presión hidrostática, que es mayor conforme aumenta la profundidad.
Las presiones ejercidas sobre las caras laterales opuestas se neutralizan mutuamente; sin embargo, está sujeto a otras dos fuerzas opuestas: su peso que lo empuja abajo y el empuje de líquido que lo impulsa hacia arriba. De acuerdo con la magnitud de estas dos fuerzas tendremos los siguientes casos:

  1. Si el peso de un cuerpo es menor al empuje que recibe, flota por que desaloja menor cantidad de líquido que su volúmen.
  2. Si el peso del cuerpo es igual al empuje que recibe, permanecerá en equilibrio,es decir, sumergido dentro del líquido.
  3. Si el peso del cuerpoes mayor que el empuje, se unde. En este caso, como en el número 2, al estar completamente sumergido el cuerpo desalojará un volúmen del líquido igual a su volúmen.

Principio de Pascal

Sabemos que un líquido produce una presión hidrostática debido a su peso, pero si el líquido se encierra herméticamente dentro de un recipiente puede aplicarsele otra presión utilizando el émbolo; dicha presión se transmitirá íntegramente a todos los puntosdel líquido.
Ésto se explica si recordamos que los líquidos a diferencia de los gases y los sólidos son incopresibles.
Esta obsevación fue hecha por el físico frances Blaise Pascal (1623-1662) quien enunció el siguiente principio que lleva su nombre:


"Toda opresión que se ejerce sobre un líquido encerrado en un recipiente se transmite con la misma intensidad a todos los puntos del líquido y a las paredes del recipiente que lo contiene".





La presión hidrostática

Es aquella que origina todo líquido sobre las paredes del fondo del recipiente que lo contiene

Varómetro de mercurio

Es un instrumento que sirve para determinar experimentalmente la presión atmosférica.
Evangelista Torricelli fue el primero en idear un varómetro de mercurio. Para ello, llenó con mercurio un tubo de vidrio de casi un metro de longitud lo cerró por un extremo y tapó con su dedo el extremo abierto. Invirtió el tubo y lo introdujo en una superficie de mercurio introducido en una cubeta; al retirar su dedo, observó que el líquido descendía hasta alcanzar equilibrio a una altura de 76 cm sobre la superficie libre de mercurio.
La fuerza que equilibra e impide el descenso de la columna de mercurio en el tubo es la que ejerce la presión atmosférica.

viernes, 6 de junio de 2008

Presión

La presión indica la relación entre la fuerza y el área sobre la cual actúa. En cualquier caso en que exista presión una fuerza actuará en forma perpendicular sobre una superficie matematicamente la expresión se expresa de la siguiente manera:



















Cuanto mayor sea la fuerza aplicada, mayor será la presión para una misma área. Cuando se aplica la fuerza, pero el área aumenta, la presión disminuye de manera inversamenteproporcional al incremento de dicha área. En resúmen, la presión es directamente proporcional a la fuerza recibida e inversamente proporcional al área sobre la cual actúa.


Densidad y peso específico

La densidad de una sustancia p(=rho) es una propiedad característica o intensiva de la materia, representa la masa contenida en la unidad de volumen. Su valor se determina dividiendo loa masa de la sustancia entre el volúmen que ocupa.















El peso específico de una sustancia también es una propiedad característica y su valor se determina dividiendo su peso entre el volúmen que ocupa.

















Podemos tener la relación entre densidad y peso específico si recordamos que:




















La densidad es igual al peso específico dividido entre el valor de la aceleración de la gravedad.


La densidad de lod líquidos se mide usando densímetros. Estos dispositivos se sumergen en el líquido y se lee, según el nivel que alcance el líquido cuando el densímetro flota.

Capilaridad

La capilaridad se presenta cuando existe contacto entre un líquido y una pared sólida, especialmente si son tubos muy delgados (casi de un cabello), llamados capilares.
Al introducir un tubo de diametro muy pequeño en un recipiente con agua se observa que un líquido asciende por el tubo alcanzando una altura mayor que la superficie libre del líquido. La superficie del líquido contenido en el tubo no es plana, sino que forma un menisco-concabo.

Adherencia

Es la fuerza de atracción que se manifiesta entre dos moléculas de sustancias diferentes. Comunmente las sustancias líquidas se adhieren a los cuerpos sólidos.
Al sacar una varilla de vidrio de un recipiente con agua, esta se moja por que el agua se adhiere al vidrio. Pero si la varilla de vidrio se introduce en un recipiente con mercurio, al sacarla se observa completamente seca, lo cual indica que no hay adherencia entre el mercurio y el vidrio.

Cohesión

Es la fuerza que mantiene unidas a las moléculas de una misma sustancia.
Si dos gotas de agua se juntan, forman una sola; lo mismo sucede con dos gotas de mercurio.

Tensión superficial

La tensión superficial hace que un líquido se comporte como una finicima membrana elastica.

Éste fenómeno se presenta debido a la atracción entre las moléculas del líquido. Cuando se coloca líquido en un recipiente las moléculas se atraen en todas direcciones por fuerzas iguales que se contrarestan unas con otras, pero sobre una superficie sólo son atraidas por las inferiores y laterales más cecanas.

martes, 20 de mayo de 2008

Viscosidad

Ésta propiedad se origina por el rosamiento de unas partículas con otras cuando un líquido fluye. Por tal motivo la viscosidad se puede definir como una medida de resistecia que opone un líquido para fluir.

Si en un recipiente perforado en el centro se hace fluir por separado miel, leche, agua y alcohol, observaremos que cada líquido fluye con rapidez distinta; mientras más viscoso es un líquido más tiempo tardará en fluir.


Hidrostática

Lahidraulica es la parte de la física que estudia la mecánica de los fluidos y se divide en dos partes:

La hidrostática encargada de lo relacionado con los líquidos en reposo, y la hidrodinámica, que estudia el comportamiento de los líquidos en movimiento.
La hidrostática se fundamenta en leyes y principios como el de Arquímedes, Pascal o la paradoja hidrostática de Stevin.
El término fluido se aplica a los líquidos y gases por que ambos tienen propiedades comunes; sin embargo, un líquido es prácticamente incompresible.

domingo, 11 de mayo de 2008

Ecuaciones








viernes, 9 de mayo de 2008

Aceleración centrípeta

En el movimiento circular uniforme, la velocidad cambia constantemente su dirección.


Tal cambio se debe a la ACELERACIÓN CENTRÍPETA ya que su sentido es hacia el centro y actúa perpendicularmente a al velocidad trayectorial.


Ecuación 40


Ecuación 41



Ejemplo


Un bolante aumenta su velocidad de rotación de 6 a 12 revoluciones por segundo (6 rev/s)¿Cúal es su aceleración angular?








Velocidad angular

Como en el movimiento rectilineo uniforme, la velocidad angular es el resultado de dividir el desplazamiento angular entr el tiempo transcurrido. De esta manera, las formulas anteriores dedesplazamiento se aplican a las ecuaciones de velocidad promedio entre 2 puntos se tiene:


V media=d/t


El desplazamiento angular para n vueltas es





la formula para la velocidad angular es




ECUACION 27



W=velocidad angular (rad/s)

Pi=3.1416

n= número de revoluciones o número de vueltas

t= tiempo


Para calcular la velocidad tangencial (v1) en cm/s o en m/s se considera el radio r.


Ecuacion 28
donde:
Vt=velocidad tangencial en m/s ó cm/s
Pi=3.1416
r=radio de la circunferencia
n=número de revoluciones (ó de vueltas)
t=tiempo
Aunque la velocidad angular se puede expresar en revoluciones por minuto (r p m) y en revoluciones por segundo (rev/s) en la mayor parte de los problemas físicos es necesario usar radianes por segundo (rad/s) para adaptarse a formulas convencionales.

Movimiento circular



martes, 6 de mayo de 2008

Movimiento circular uniforme

Definición de movimiento circular unforme(MCU)


La rueda de la fortuna en movimiento, es un claro ejemplo del movimiento circular uniforme.

Una silla de la misma rueda realiza una trayectoria circular , y sucede que puede tener una rapidez constante. Sin embargo, como la velocidades un vector, la rueda cambia a cada instante, pues se dirige de manera tangencial y forma un ángulo de 90º con el radio de giro.





















En un momento dado, una pesona que esté sentada sincinturón de seguridad, puede salir disparada y en línea recta, debido a que su movimiento es perpendicular al radio de giro.
Desplazamiento angular


El desplazamiento angular es la distancia rrecorrida por un cuerpo que sigue una trayectoria circular y se expresa frecuentemente RADIANES (rad), GRADOS (º), CICLOS (c) y REVOLUCIONES (rev) de estas unidades, el radian es el más utilizado, puesto que la circunferencia entera de un circulo es precisamente























Ejemplo

Un punto en el borde de un disco de 80m de radio se desplaza en un angulo de 37º


a)¿Cuántos radianes se desplaza?

b)¿Cuántas revoluciones se ha desplazado?

c)¿Cuál es la longitud del arco descrito por el punto?


jueves, 17 de abril de 2008

Velocidad instantanea

Para analizar el movimiento de una partícula se requiere conocer el valor de la velocidad en tramos pequeños de su trayectoria, para ello se utiliza el concepto VELOCIDAD INSTANTANEA.
Si pretendemos hacer imperceptible los tramos de una trayectoria,debemos aumentar el número de intervalos haciendolos más diminutos. En el límite(que es un tramo más pequeño de lo que podemos imaginar pero distinto de cero) necesitamos conocer la velocidad asociada a cada uno de los puntos de la trayectoria.
Para realizar este proceso debemos calcular la velocidad media entre dos puntos lo más cercano posible. Así, la velocidad instantánea de una partícula en el momento t es el límite de su velocidad media durante un intervalo de tiempo que incluye a t, cuando el tamaño del intervalo tiende a cero.





Velocidad instantánea





La aceleración se define como la razón de cambio de velocidad en relación con el intérvalo del tiempo en el cual ocurre.




La aceleración es una magnitud vectorial, es decir, tiene magnitud y dirección. Para comprender este tema nos restringiremos a la acelera´ción de magnitudes constantes, como lo hace la aceleración gravitacional.






























Ejemplo

Un automovil con una velocidad inicial de 5 m/s acelera durante 12 segundos a 3m/s2

¿Cuál es la velocidad final?¿Qué distancia recorrerá durante ese tiempo?


martes, 15 de abril de 2008

Trayectoria,distancia y desplazamiento

TRAYECTORIA.- Es una línea que une diferentes posiciones que ocupa un punto que se mueve en el espacio, a medida de que pasa el tiempo.

TRAYECTORIA RECTILINEA
TRAYECTORIA PARABÓLICA
TRAYECTORIA CIRCULAR
TRAYECTORIA ALEATORIA O AZAR

DISTANCIA.-Es una magnitud escalar, pues es únicamente la separación que existe entre dos puntos. Se puede expresar en metros, centímetros, kilómetros o en cualquier otra unidad equivalente.

VELOCIDAD Y RAPIDEZ

La velocidad se puede definir como el desplazamiento que efectúa una partícula entre el tiempo que tarda en realizarlo.

v=m/s
v=km/h


EJEMPLO

Para ir al Puerto de Progreso en Yucatán, que está a una distancia de 30 km al norte de la ciudad de Merida, un automovilista viaja por una carretera recta a distintas velocidades:60 km/h durante .1 hora; 30 km/h durante .2 horas y 60 km/h en .3 horas hasta su llegada. ¿Cuál será la distancia que recorra para cada tiempo especificado su velocidad promedio y su velocidad media?






















EJEMPLO

Una mujer recorre una trayectoria rectilinea en su camioneta.
Primero a una velocidad constante de 50 km/h y después a una velocidad de 70 km/h y al final a una velocidad de 60 km/h durante la trayectoria al trabajo.
¿Cuál será la velocidad promedio?


























El peso

Como se dijo en el tema de aceleración de la gravedad, la tierra ejerce una atracciónsobre todos los cuerpos y les imprime una aceleración promedio de 9.8m/s2.

Como el peso de un cuerpo representa la fuerza con que la tierra atrae su masa, se tiene que si F=m a, la aceleración de la gravedad (a) toma el valor de la aceleración debido a la gravedad (g), por lo tanto se tiene:

p=mg

p= peso del cuerpo en Newton o en Dinas.
m= masa del cuerpo en kg.
g= aceleración de la gravedad.
El valor que tiene un kilogramo-masa al ser atraido por la tierra, corresponde a la fuerza que acelera dicha masa en el centro del planeta.









Ejemplo















Un cuerpo de 40 kg está suspendido del extremo de un cable. ¿Cuál será la tención (ta) del cable si se jala hacia arriba con una aceleración de

y cuál será la tención (Tb) si se jala con una aceleración de



hacia abajo?











miércoles, 5 de marzo de 2008

Tiro vertical

Es un movimiento hacia arriba y en línea recta. La velocidad disminuye conforme asciende; la aceleración de la gravedad retarda el movimiento del cuerpo hasta que éste se detiene y empieza a caer de vuelta a la superficie de la tierra, entonces aumenta su velocidad y alcanza la máxima que tenía del punto donde se lanzó. El punto empleado hasta llegar al punto más alto es igual al punto que tarda en la caida. Por lo tanto los movimientos para cualquier punto a lo largo de la trayectoria está determinados por las ecuaciones para la caida libre.

Sin importar si el cuerpo se mueve hacia arriba o hacia abajo, la aceleración debido a la gravedad tendrá dirección hacia abajo. Por convención, los valores de g seránpositivos cuando el cuerpo esté en descenso y será negativos cuando el cuerpo esté en ascenso.

Fuerza gravitacional

ACELERACIÓN DE LA GRAVEDAD

Los cuerpos en caida libre no son más que un caso particular del movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, con la característica de que la aceleración se debe a la acción de la gravedad. Un cuerpo tiene caida libre si se decide de manera perpendicular a la superficie de la tierra y no sufre ninguna resistencia originada por el aire.
La aceleración de la gravedad siempre está dirigida hacia abajo (a¡hacia el centro de la tierra) y se acostumbra a representar con la letra g. Para fines prácticos se le da un valor de:

g=9.8m/s al cuadrado

g=980 cm/s al cuadrado

g=32pies/s al cuadrado


domingo, 2 de marzo de 2008

Equilibrio

Definición de equilibio

Existe equilibrio en un cuerpo cuando las fuerza que actuan sobre él tienen una suma esultante a 0.



EJEMPLO


Un semaforo está suspendido de dos soportes, las tres fuerzas que actúan a partir de un punto en común son:


Fg: el peso del semáforo es de 500N y que actúa en línea recta hacia abajo.
F1:la tención de un cable a 45º hacia arriba y a la izquierda.
F2: la tención de otro cable a 30º hacia arriba y a la derecha.

Calculemos gráfica y analíticamente las magnitudes de las tenciones.








CALCULO ANALÍTICO






















Los ángulos internos del triágulo se determinan con los ángulos externos complementarios; después se aplica la ley de los cenos para encontrar las longitudes de los lados AC y BC utilizando los angulos dados en la fígura. Luego tenemos que :

A = 45º
B = 60º
C = 75º







Fricción ó rozamiento


Siempre que un cuerpo se desliza sobre otro se presenta una fuerza que se opone a su desplazanmiento. A esa fuerza se le llama fricción.





Magnitudes físicas

MAGNITUDES FÍSICAS


Magnitud: Es todo lo que puede ser medido.





UNIDADES FUNDAMENTALES


UNIDAD/ SIMBOLO /MAGNITUD

metro/ m/ longitud


kilómetro /kg/ masa


segundo/ s /tiempo


amperio/ A/ intensidad de corriente


kelvin/ k /temperatura


candela /cd /intensidad luminosa


mol/ mol/ cantidad de materia


newton /N/ fuerza


joule /J/ energía





MÉTODOS Y SUBMULTIPLOS DEL SI








Física clásica y física moderna


La física clásica estudia los fenómenos en los cuales las velocidades son muy pequeñas si se comparan con la velocidad de la luz.


La física moderna se encarga de los fenómenos producidos a la velocidad de la luz ó con valores cercanos a ella.


martes, 26 de febrero de 2008

Tecnología y sociedad, sistemas físicos, métodos científicos y conocimiento científico

TECNOLOGÍA Y SOCIEDAD

Los fenómenos físicos están vinculados o relacionados directamente con la evolución de la tecnología y el desarrollo de la sociedad a lo largo de la historia del hombre.

La física es una de las ciencias naturales que ha contribuido en gran medida al desarrollo y bienestar de la humanidad. Gracias a suestudio e investigación ha sido posible encontrar una explicación científica a los fenómenos que se encuentran en nuestra vida diaria.

SISTEMA FÍSICO

Es un agregado de objetos o entidades materiales, en cuyas partes existe una vinculación o interacción del tipo casual.
Todos los sistemas físicos se caracterizan por:

1) Tener una ubicación en el espacio-tiempo
2)Tener un estado físico definido sujeto a evolución temporal
3)Se puede asociar a una magnitud física llamada energía

Los sistemas físicos pueden ser abiertos o cerrados, según se realice o no intercambios de energía en su entorno.

Un sistema abierto es un sistema que recibeflujos de energía y materia en su entorno.
Un sistema cerrado es entrópico, es decir sólo intercambia energía dentro de si mismo.
Un sistema aislado no tiene ningún intercambio con el entorno.

MÉTODO CIENTÍFICO

1.RECONOCER la existencia de un problema.
2.SUPONER la respuesta al problema.
3.PREDECIRlas consecuencias de esta suposición.
4.EFECTUAR los conocimientos necesarios.
5.FORMULAR una teoría sencilla para comprobar el fenómeno.

CONOCIMIENTO CIENTÍFICO

Es un pensamento dinámico en laconciencia de las personas capaz de utilizar la reflexión críticasobre un problema. El conocimiento científico va más allá del conocimiento empírico por lo cual se aproxima mucho más a la verdad ya que busca las leyes y las causas que lo originan. Se adquiere a traves de pasos metódicos y reflexivos qu7e nos ayudan a saber enqué y por qué de los fenómenos o hechos.

ramas de la física




Cantidades escalares y vectoriales

Para poder medir debemos estudiar dos fenómenos o conceptos básicos:



a) Cantidades escalares b) Cantidades vectoriales



Las CANTIDADES ESCALARES son aquellas que tienen magnitud solamente.

Por ejemplo:



¡30 manzanas

¡8 kilogramos

¡9 kilometros

¡7 alumnos



Las CANTIDADES VECTORIALES son aquellas que tienen magnitud y dirección.

Por ejemplo:

¡Cuando el viento sopla a 40km/hr en dirección al sureste

¡La fuerza de 85 kg aplicada al empujar un automovil

¡La velocidad de un avión que va de México a San Luis Potosí a 275km/hr

martes, 12 de febrero de 2008

Mach


Un mach es el equivalente a 1002.32 m/s
El Número Mach (M), conocido en el uso coloquial como mach,es una medida de velocidad relativa que se define como el cociente entre la velocidad de un objeto y la velocidad del sonido en el medio en que se mueve dicho objeto.
Dicha relación puede expresarse según la ecuación:

M=V/Vs

La utilidad del número de mach reside en que permite expresar la velocidad de un objeto no de forma absoluta en km/h o m/s, sino tomando como referencia la velocidad del sonido, algo interesante desde el momento en que la velocidad del sonido cambia dependiendo de las condiciones de la atmósfera. Por ejemplo, cuanto mayor sea la altura sobre el nivel del mar o menor la temperatura de la atmósfera, menor es la velocidad del sonido.

De esta manera, no es necesario saber la velocidad del sonido para saber si un avión que vuela a una velocidad dada la ha superado: basta con saber su número de mach.

Normalmente, las velocidades de vuelo se clasifican según su número de Mach en:

Subsónico M < 0,7
Transónico 0,7 < M < 1,2
Supersónico 1,2 < M < 5
Hipersónico M > 5


Desde el punto de vista de la mecánica de fluidos, la importancia del número de Mach reside en que compara la velocidad del móvil con la velocidad del sonido, la cual coincide con la velocidad máxima de las perturbaciones mecánicas en el fluido.

Puede ser demostrado que el número Mach es también el cociente de las fuerzas inerciales (también refiriéndose a las fuerzas aerodinámicas) y las fuerzas elásticas.

Perfil

En lo personal, a mi me gustó la carrera de mecatrónica por que aquí puedo crear aparatos que nos funcinan en la vida diaria, por que es interesante todo lo que está relacionado con esta carrera, es decir, la electronica, las matematicas, la física, etc.