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FÍSICA
CONTENIDO
1.0 Medición 1.1 Unidades y conversiones
2.0 Cinemática 2.1 Movimiento rectilíneo 2.2 Caída libre 2.3 Tiro vertical 2.4 Tiro parabólico
3.0 Vectores 3.1 Magnitud escalar y vectorial
4.0 Dinámica 4.1 Fuerza 4.2 Leyes de Newton 4.3 Equilibrio rotacional
5.0 Trabajo, energía y potencia 5.1 Trabajo mecánico 5.2 Potencia 5.3 Energía Cinética y Potencial 5.4 Colisiones
6.0 Termodinámica 6.1 Calor y temperatura 6.2 Escalas termométricas 6.3 Transferencia de calor 6.4 Leyes de la termodinámica 6.5 Propiedades generales de la materia 6.6 Leyes de los gases
7.0 Ondas 7.1 Características de las ondas
8.0 Electromagnetismo 8.1 Ley de Coulomb 8.2 Campo eléctrico 8.3 Ley de Ohm 8.4 Potencia Eléctrica 8.5 Circuitos eléctricos 8.6 Campo magnético
9.0 Hidráulica 9.1 Presión 9.2 Principio de Pascal 9.3 Prensa Hidráulica 9.4 Principio de Arquímedes 9.5 Presión Hidrostática 9.6 Gasto 9.7 Teorema de Torricel
10.0 Óptica 10.1 Refracción y reflexión de la luz 10.2 Espejos y lentes
11.0 Física contemporánea. 11.1 Estructura atómica de la materia 11.2 Física nuclear
UNIDAD 1. MEDICIÓN
La Física es una ciencia basada en las observaciones y medidas de los fenómenos físicos. Medir. Es comparar una magnitud con otra de la misma especie llamada patrón. Magnitud. Es todo aquello que puede ser medido.
1.1 Unidades y conversiones:
Unidades fundamentales del Sistema Internacional de Unidades Magnitud Longitud Masa Tiempo Intensidad eléctrica
Temperatura Intensidad luminosa
Cantidad sustancia Unidades metro kilogramo segundo ampere kelvin candela mol Símbolo m kg s A K cd mol
Unidades derivadas Magnitud Trabajo Fuerza Presión Potencia Frecuencia Velocidad Densidad Unidades joules newton pascal watt hertz longitud / tiempo masa/volumen Símbolo J N Pa W Hz m/s Kg/m 3
Factores de conversión entre el sistema ingles y el SI Unidad Pulgada (in) Pies (ft) Yarda (yd) Milla (mi) Libra (lb) Onza (oz) Galón (gal) Factor de equivalencia
0.0254 m 0.3048 m 0.9141 m 1609 m 0.454 kg 0.0283 kg 3.785 l
Prefijos utilizados en el SI Múltiplos Submúltiplos
Prefijo Tera Giga Mega Kilo Hecto Deca Unidad deci centi mili micro nano pico Símbolo T G M K H D m d c m μ n p Valor 1012 109 106 103 102 101 100 = 1 10 -1^10 -2^10 -3^10 -6^10 -9^10 -
Ejemplos:
a) Convertir 10 km/hr a m/s. Solución: b) (^) Convertir 30 m 3 a cm 3 Solución: c) Convertir 20 m/s a km/min. Solución: d) Convertir 150 ft /hr a m/s. Solución: e) Convertir 12 lb/s a Kg/hr Solución: f) Convertir 0.40 km/s a mi/hr. Solución:
UNIDAD 2. CINEMATICA
La mecánica es la rama de la física que trata del movimiento de los cuerpos incluyendo el reposo como un caso particular de movimiento.
Cinemática. Analiza el movimiento de los cuerpos atendiendo solo a sus características, sin considera las causas que coproducen. Al estudiar cinemática se consideran las siguientes magnitudes con sus unidades respectivas:
Distancia Tiempo Velocidad Aceleración
M.U.A. Caída libre y Tiro vertical
Distancia (d) Altura (h)
Aceleración (a) Aceleración de la gravedad (g) g = 9.81m/ s 2 ≈ (10 m/ s 2 )
La aceleración es la relación de cambio de la velocidad en el tiempo transcurrido y se representar con la siguiente ecuación:
a = aceleración (m/ s 2 ) Vf = velocidad final (m/s) Vi = velocidad inicial (m/s) t = tiempo (s)
Al analizar la ecuación anterior se obtienen las siguientes conclusiones:
- Si la velocidad final es mayor que la velocidad inicial entonces la aceleración es positiva y por lo tanto el móvil acelera.
- Si la velocidad final es menor que la velocidad inicial entonces la aceleración es negativa y por lo tanto el móvil desacelera (frena).
I. II. III. IV.
donde: v f = velocidad final (m/s)^ d = desplazamiento (m)^ v^ i = velocidad inicial (m/s) a = aceleración (m/s^2 ) t = tiempo (s)
Existen otras fórmulas aplicadas al M.U.A. De estas relaciones surgen más, pero solamente si son despejadas.
Análisis del M.U.A.
- Si el móvil parte del reposo, entonces su velocidad inicial (vi) es igual a cero.
- Si el móvil se detiene (frena), entonces su velocidad final (vf) es igual a cero.
Gráficas de Movimietos
Ejemplos:
a) Un vehículo se mueve a razón de 10 m/s, al transcurrir 20 s, su velocidad es de 40 m/s. ¿Cuál es su aceleración?
Datos Fórmula Sustitución Resultado
v (^) i = 10 m/s v (^) f = 40 m/s t = 20 s
a = 1.5 m/s 2
b) Un motociclista parte del reposo y experimenta una aceleración de 2 m/ s 2 ¿Qué distancia habrá recorrido después de 4 s?
Datos Fórmula Sustitución Resultado
v (^) i = 0 a = 2 m/s 2 t = 4 s
d = 16 m
c) Del gráfico siguiente realiza una descripción del movimiento y hallar la aceleración del móvil.
El móvil parte del reposo y acelera hasta alcanzar una velocidadde 15 m/s. De los 10 s a los 25 s, se desplaza a velocidad constante de 15 m/s. A partir del segundo 25 empieza a desacelerar y se detiene a los 40 s. La aceleración de 0s a 10s: m/s 2 de 10s a 25s: m/s^2 de 25s a 40s: m/s^2 , el signo es negativo porque la gráfica no sube baja y por lo tanto es una desaceleración.
2.2 Caída libre
Todo cuerpo que cae desde el reposo o libremente al vacío, su velocidad inicial valdrá cero y su aceleración será de g = 9.81 m/s 2. I. II. III. IV. donde: v = velocidad (m/s) h = altura (m) t = tiempo (s) Ejemplos:
a) Un niño deja caer una pelota desde una ventana de un edifico y tarda 3s en llegar al suelo, ¿Cuál es la altura del edificio?. Considerar g = 10 m/s 2
Datos Fórmula Sustitución Resultado
t = 3 s g = 10 m/s^2 h = 45 m
b) Se deja caer un objeto desde un puente que esta a 80 m del suelo ¿Con qué velocidad el objeto se estrella contra el suelo?. Considerar g = 10 m/s 2
Datos Fórmula Sustitución Resultado
Alcance máximo: Ejemplo:
a) Se lanza un proyectil con un ángulo de 30° con respecto a la horizontal, con una velocidad de 40 m/s, ¿Cuál es la altura máxima alcanzada, el tiempo en que el proyectil permanece en el aire y su alcance horizontal?. Considerar g = 10 m/s 2
Datos Fórmula Sustitución Resultado
v (^) i = 40 m/s α = 30° g = 10 m/s^2
Y (^) max = 20 m
138 m
Cuestionario I
- ¿Cuál de los siguientes objetos es un buen patrón para medir el largo de una cancha de baloncesto?
a) La cuarta del entrenador
b) Una varilla metálica c) Un resorte d) Los pasos de una persona
- Se define como la representación física de una magnitud utilizada como unidad.
a) Medir b) Patrón c) Magnitud d) Longitud
- De las magnitudes físicas siguientes, ¿Cuál es una magnitud fundamental de SI
a)La presión b) La resistencia eléctrica c) La temperatura d) La energía
- Selecciona una unidad derivada a) Metro b) Kilogramo c) Mol d) Joules
- A cuantos pies equivalen 3 m?
a) 984.25 ft b) 98.42 ft c) 9.842 ft d) 0.3048 ft
- Convertir 54 km/h a m/s
a) 54000 m/s b) 5400 m/s c) 15 m/s d) 150 m/s
- Un camión recorrió 600 Km en 5 horas y media para ir de la Cd. de México a Veracruz. ¿Cuál fue la velocidad media del recorrido? a) 0.109 km/h b) 109 m / h c) 109000 m /s d) 109 km /h
- Un chita se mueve en línea recta con una velocidad de 108 Km / hr, durante 3 minutos ¿Qué distancia recorre en este tiempo?
a) 540 km b) 54 m c) 5400 m d) 54 km
- Un tigre que parte del reposo alcanza una velocidad de 30 m/s en 15s. ¿Cuál fue su aceleración?
a) 2 m/s b) 0.5 m/s c) 2 m / s 2 d) 2 m^2 / s 2
- Al despejar la aceleración “a” de la expresión III. se obtiene:
a) b) c) d)
- Se dejan caer en el vació tres esferas de: oro, madera y plastilina. ¿Cuál llegará primero al piso? a) La bola de oro b) Las tres llegan juntas c) La de madera d) La de plastilina
- Un niño deja caer una pelota desde una ventana que está a 60m de altura sobre el suelo. Calcular el tiempo que tarda en caer y la velocidad con que choca contra el suelo.
a) t = 3.5 h, V f = 34.6 m/s^ b) t = 3.5 s, V^ f = 34.3 m/s^ c) t = 3 s, V^ f = 34 km/s^ d) t = 4s, V^ f = 40 m/s
- Una pelota de béisbol se lanza hacia arriba con una con una velocidad inicial de 20m/s. Calcular el tiempo para alcanzar la altura máxima y su altura máxima. a) t = 2 s, 20.38 m b) t = – 2s, h = 20.38 m c) t = 2 s, h = - 20.38 m d) t = 20 s, h = 2.3 m
- Una pelota de golf, es lanzada con una velocidad de 40 m/s formando un ángulo de 60º. ¿Cuál es su alcance máximo horizontal? a) 20m b) 80km c) 80m d) 40m
UNIDAD 3. VECTORES
3.1 Magnitud escalar y vectorial
Las cantidades utilizadas en el estudio de la física se clasifican según sus características en escalares y vectoriales.
Magnitud Escalar. Es la que queda definida con sólo indicar su cantidad en número y unidad de medida. Ejem: 5 Kg, 20ºC, 250 m 2 , 40 mg
Magnitud Vectorial. Es la que además de definir cantidad en número y unidad de medida, se requiere indicar la dirección y sentido en que actúan. Se representan de manera gráfica por vectores, los cuales deben tener:
Vectores en plano cartesiano.
Forma Rectangular Magnitud del vector
donde: V = Magnitud del vector V x = Componente horizontal V (^) y = Componente vertical α = Dirección del vector Ejemplos: a) ¿Cual es la magnitud del vector ?.
Datos Fórmula Sustitución Resultado
a) Un auto recorre 20 km hacia el Norte y después 35 km en una dirección 60º al Oeste del Norte. Determine magnitud y dirección del desplazamiento resultante del auto.
R = A + B
Rx = - 35 cos 60º = Ry = 35 sen 60º + 20 =
El ángulo = tan -
UNIDAD 4. DINAMICA
4.1 Fuerza
Se denomina fuerza a cualquier acción o influencia capaz de modificar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo, es decir, de imprimirle una aceleración modificando su velocidad. Para medir las fuerzas necesitamos compararlas con otra que se toma como unidad; por ello hemos de definir la Unidad de fuerza.
La unidad de fuerza del Sistema Internacional es el Newton. Cuyo símbolo es N. Para medir las fuerzas se utilizan unos instrumentos llamados dinamómetros basados en que la deformación producida por una fuerza es proporcional a dicha fuerza. La fuerza es una magnitud vectorial.
Ejemplos: a) ¿Cuál es la magnitud de la fuerza resultante aplicada a un cuerpo, si ejercen en él dos fuerzas: F1= (30 N, 90º ) y F2 = (40 N, 0º)
El ángulo que se forma entre los vectores es de 90º; por lo tanto se aplica Teorema de Pitágoras para encontrar la resultante.
Para encontrar el ángulo que se hace la resultante:
b) Un bloque de 100 N se desliza sobre una tabla. Calcular la fuerza que se debe aplicar al bloque para que se mueva con una velocidad constante si: a) La tabla se encuentra en posición horizontal. b) La tabla se encuentra con un ángulo de 45º respecto al suelo. Despreciando la fricción.
a) El ángulo es de 0º, por lo que cos 0º = 1.
F = Fx = (100 N)x(cos 0º) = 100 N
b) El ángulo es de 45º, por lo que: sen 45º = cos 45º = = 0. F = (P)*(sen 45) = 100 = 70.71 N
4.2 Leyes de Newton
1ra. Ley (Ley de la inercia). Un objeto en reposo permanece en reposo y un objeto en movimiento, continuará en movimiento con una velocidad constante a menos que se aplique una fuerza externa neta para modificar dicho estado.
La masa (m) , es la medida de la inercia de un cuerpo. Su unidad de medida (Kg)
2da. Ley. La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa. Es decir si la fuerza aumenta la aceleración aumenta; pero si la masa aumenta la aceleración disminuye.
. Cuando una fuerza neta sobre un cuerpo es cero, su aceleración es cero (a = 0).
donde: a = aceleración ( m/s^2 )^ F = Fuerza (N)^ m = masa (Kg)
Peso (W). Es la fuerza de atracción que ejerce la tierra, sobre cualquier cuerpo que esta sobre su superficie. El peso se mide con un dinamómetro y su unidad en el sistema internacional es el newton (N).
3ra. Ley (ley de la acción y de la reacción). Establece que si dos cuerpos interactúan, la fuerza ejercida sobre el cuerpo 1 por el cuerpo 2 es igual y opuesta a la fuerza ejercida sobre el cuerpo 2 por el cuerpo 1.
Ejemplos:
a) ¿Cual es el valor de la fuerza que recibe un cuerpo de 30 Kg, la cual le produce una aceleración de 3 m/s 2?
Datos Fórmula Sustitución Resultado
m = 30Kg a = 3 m/s^2
b) ¿Cuál es el peso de un cuerpo cuya masa es de 60 Kg?
Datos Fórmula Sustitución Resultado
m =60 Kg g = 9.8 m/s^2
Ley de la gravitación universal. La fuerza de atracción entre dos cuerpos separados a una distancia “d”, es proporcional al producto de sus masas (m1,m2) e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia de separación.
G = 6.67x10-11^ N*m^2 /Kg^2. Constante de la gravitación universal.
Ley de Hook. Establece que la deformación s de un cuerpo, respecto a su longitud sin carga, es directamente proporcional a la fuerza deformadora F. La constante k , o relación entre la fuerza y la deformación, se denomina modulo de elasticidad y se expresa en newtons por metro, en dinas por centímetro. Su valor es numéricamente igual al de la fuerza que se requiere para producir una deformación unidad. F = k*s
a) Es la capacidad de realizar trabajo
b) Es el resultado de la aplicación de energía
c) Es una magnitud escalar d) Es una magnitud vectorial
- ¿Cuál de los siguientes enunciados es correcto?
a) La fuerza de acción aparece primero y después la reacción
b) La fuerza de acción y reacción aparecen en el mismo cuerpo
c) La fuerza de acción y reacción son de igual magnitud, igual dirección y sentido
d) Ninguna es correcta
- Se tienen dos masa m1 y m2 separadas una distancia d. Si esta distancia de separación se reduce a la mitad, la fuerza de gravitación se…
a) Cuadriplica b) Duplica c) Reduce a la mitad d) Se mantiene constante
- El peso de un cuerpo en la Tierra es de 60 N y su peso en una estrella de radio igual al de la Tierra es de 180 N, por lo que podemos concluir que la masa de la estrella es ___________ la masa de la tierra
a) Igual a b) El doble de c) El triple de d) El cuádruplo de
UNIDAD 5. TRABAJO, ENERGIA Y POTENCIA
5.1 Trabajo mecánico
Es el producto de la componente de la fuerza en la dirección del movimiento por la distancia que recorre el cuerpo. Es una magnitud escalar; y se representa con la letra T.
T = Trabajo ( J ) F = Fuerza ( N ) d = Desplazamiento ( m )
La unidad básica de trabajo en el Sistema Internacional es newton × metro y se denomina joule, y es la misma unidad que mide la energía.
Ejemplos:
a) (^) ¿Cual es el trabajo efectuado sobre un cuerpo, si al aplicarle una fuerza horizontal de 100 N se desplaza 5 m?
Datos Fórmula Sustitución Resultado
F = 100 N
d = 5 m
b) ¿Qué trabajo se realiza al levantar un cuerpo de 900 N desde el suelo hasta 3 m de altura?
Datos Fórmula Sustitución Resultado
F = W =900 N
d = 3 m
5.2 Potencia
Es la rapidez con la que realiza un trabajo.
1 kw = 1000 watts y 1 HP = 746 wattS
Ejemplos:
a) Al realizar un trabajo de 1500 J en un tiempo de 0.5 s, ¿Cuál es la potencia desarrollada?
Datos Fórmula Sustitución Resultado
T = 1500 J
t = 0.5 s
b) ¿En cuanto tiempo se desarrolla un trabajo de 2400 J, con un motor de 800 watts de potencia?
Datos Fórmula Sustitución Resultado
T =2400 J
P = 800 watts
5.3 Energía Cinética y Potencial.
La energía es la capacidad de efectuar un trabajo. Sus unidades son los joules (J) y las calorías (cal). Energía cinética. Es la energía que posee un cuerpo en movimiento ( Joules )
m = masa del cuerpo (Kg) v = velocidad ( m / s ) Energía potencial. Es la energía que tiene un cuerpo de acuerdo a su posición. ( Joules )
m = masa del cuerpo (Kg) g = gravedad ( 9.8 m/s^2 ) h = altura (m) Energía mecánica. A la suma de las energías cinética y potencial: Em= Ec + Ep = + mgh = constante Ley de la Conservación de la Energía. La energía que existe en el Universo es una cantidad constante que no se crea ni se destruye, unicamente se transforma.
Ejemplos: a) El profesor de física puede alcanzar una velocidad de 10m/s. Si su masa es de 60 kg. ¿Cuál es su energía cinética?
Datos Fórmula Sustitución Cálculos Resultado
m = 60kg
v = 10m/s
Ec = 3000 J
b) ¿A qué altura se encuentra una paloma en reposo que tiene una masa 0.5 kg y cuya energía potencial es de 500 J?
Datos fórmula Sustitución Cálculos Resultado
b) ¿Cuál es la equivalencia al convertir 250 °C a °F?
Datos Fórmula Sustitución Resultado
T =250 °C
6.3 Transferencia de calor
El calor puede transferirse de tres formas: por conducción, por convección y por radiación. La conducción es la transferencia de calor a través de un objeto sólido: es lo que hace que el asa de un atizador se caliente aunque sólo la punta esté en el fuego. La convección transfiere calor por el intercambio de moléculas frías y calientes: es la causa de que el agua de una tetera se caliente uniformemente aunque sólo su parte inferior esté en contacto con la llama. La radiación es la transferencia de calor por radiación electromagnética (generalmente infrarroja): es el principal mecanismo por el que un fuego calienta la habitación.
Caloría. Cantidad de calor necesario para elevar la temperatura 1º C de un gramo de agua. Calor específico. Es el calor necesario que se aplica por unidad de masa para que aumente su temperatura 1º C. Que es el calor ganado o perdido por un cuerpo al variar su temperatura. aplicando la 1a ley de la termodinámica: calor perdido por un cuerpo = calor ganado por otro cuerpo. donde: Ce= Calor específico (cal/g°C) Q = cantidad de calor (cal) Tf = Temperatura final (°C) Ti = Temperatura inicial (°C) m = masa (g) Calores específicos ( a presión constante)
Sustancia Agua Hielo Vapor Hierro Cobre Aluminio Plata Vidrio Mercurio Plomo Ce en cal/gºC 1.00 0.50 0.48 0.113 0.093 0.217 0.056 0.199 0.033 0. Ejemplo:
a) ¿Cuál es la cantidad de calor necesario para que 0.20 kg de plomo su temperatura de 20º C a 100º C. Datos fórmula Sustitución Cálculos Resultado
Q =?
m = 200 g Ti = 20º C Tf = 100º C Ce= 0.031cal/gº C
Q = mCe(Tf -T (^) i ) Q= 2000.03180 Q = 6.2*80 Q = 496 cal
6.4 Leyes de la termodinámica
Ley cero. Si los cuerpos A y B están en equilibrio térmico con un cuerpo C, entonces A y B están en equilibrio térmico entre sí y el intercambio neto de energía entre ellos es cero.
1a Ley. En la transformación de cualquier tipo de energía, en energía calorífica, o viceversa, la energía producida equivale, exactamente, a la energía transformada, es decir que la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma. Una forma alterna “En cualquier proceso termodinámico, el calor (Q) neto absorbido por un sistema es igual a la suma del equivalente térmico del trabajo (ΔW) realizado por él y el cambio en su energía interna
(ΔU). ΔQ = ΔU + ΔW
2a Ley. Afirma la imposibilidad de movimiento continuo, esto es que, todos los procesos de la naturaleza tienden a producirse sólo con un aumento de entropía y la dirección del cambio siempre es en la del incremento de la entropía, o que no existe máquina que, sin recibir energía exterior, pueda transferir calor a otro, (de mayor temperatura) para elevar su temperatura.
3a Ley. La entropía de todo sólido cristalino puro se puede considerar nula a la temperatura del cero absoluto.
6.5 Propiedades generales de la materia
Hay dos tipos de propiedades que presenta toda la materia: Propiedades Extensivas (generales) y Propiedades Intensivas (específicas).
- Las Propiedades Extensivas dependen de la cantidad de materia, por ejemplo: Peso, Volumen, Inercia, Impenetrabilidad, Divisibilidad, Porosidad, Longitud, Energía Potencial, Calor, etc.
- Las Propiedades Intensivas no dependen de la cantidad de materia y pueden ser una relación de propiedades, por ejemplo: Temperatura, Punto de Fusión, Punto de Ebullición, Índice de Refracción, Calor Específico, Densidad, Concentración, etc.
Teoría cinética de los gases. Es una teoría física que explica el comportamiento y propiedades macroscópicas de los gases a partir de una descripción estadística de los procesos moleculares microscópicos y sus postulados son:
- Los gases están constituidos por partículas que se mueven en línea recta y al azar.
- Este movimiento se modifica si las partículas chocan entre sí o con las paredes del recipiente.
- El volumen de las partículas se considera despreciable comparado con el volumen del gas.
- Entre las partículas no existen fuerzas atractivas ni repulsivas.
- La energía cinética de las partículas es proporcional a la temperatura absoluta del gas.
6.6 Leyes de los gases
Ley de Boyle-Mariotte : A temperatura constante, el volumen de una masa dada de un gas ideal es inversamente proporcional a la presión a que se encuentra sometido; en consecuencia, el producto de la presión por su volumen es constante.
donde: P = Presión ( atm , mm Hg , Kg/cm 2 ) T = constante V = Volumen (m^3 , lts)
Ley de Charles : A presión constante, el volumen de una masa dada de un gas ideal aumenta en 1/273 respecto a su volumen a 0° C por cada °C que eleve su temperatura. Análogamente, se contrae en 1/ 273 respecto a su volumen a 0°C por cada grado °C que descienda su temperatura, siempre que la presión permanezca constante, o sea que: donde: V = Volumen (m^3 , lts) P = constante T = Temperatura ( °K )
Ley de Gay-Lussac: A volumen constante, la presión de una masa dada de un gas ideal aumenta en 1/273 respecto a su presión a 0°C por cada °C que aumente o disminuya su temperatura. Siempre que su volumen permanezca constante, o sea que:
donde: P = Presión ( atm , mm Hg , Kg/cm 2 ) V = constante T = Temperatura ( °K )
Ley general del estado gaseoso: El volumen ocupado por la unidad de masa de un gas ideal, es directamente proporcional a su temperatura absoluta, e inversamente proporcional a la presión que se recibe.
Ejemplo:
a) La presión del aire en un matraz cerrado es de 460 mmHg a 45ºC. ¿Cuál es la presión del gas si se calienta hasta 125°C y el volumen permanece constante?
Datos Fórmula Sustitución Cálculos Resultado
P 1 = 460 mmHg T 1 = 45ºC= 318 °K
a) P V = n R T b) P 1 * V 1 = P 2 * V 2
c) d)
- El enunciado “A temperatura constante, el volumen de una masa dada de un gas ideal es inversamente proporcional a la presión a que se encuentra sometido”, se refiere a la ley:
a) Ley Boyle- Mariotte b) Primera ley de la termodinámica
c) Ley de Charles d) Ley de Gay Lussac
- Un sistema absorbe 200 cal y al mismo tiempo efectúa un trabajo de 40 J sobre sus alrededores. ¿Cuál es el aumento de la energía interna del sistema? (1 cal = 4.2 J) a) 240 J b) 160 J c) 920 J d) 760 J
- ¿Cuál es mecanismo que permite a la energía radiante viajar en el vacío?
a) Conducción b) Convección c) Radiación d) Dilatación
- ¿Qué nombre recibe la propagación del calor ocasionado por el movimiento de la sustancia caliente?
a) Conducción b) Convección c) Radiación d) Dilatación
UNIDAD 7. ONDAS
Una onda es una perturbación que se propaga desde el punto en que se produjo hacia el medio que rodea ese punto. Las ondas materiales (todas menos las electromagnéticas) requieren un medio elástico para propagarse. El medio elástico se deforma y se recupera vibrando al paso de la onda. Ondas longitudinales : el movimiento de las partículas que transportan la onda es paralelo a la dirección de propagación de la onda. Por ejemplo, un resorte que se comprime y el sonido. Ondas transversales : las partículas se mueven perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda.
7.1 Características de las ondas
La longitud de onda (λ) es la distancia entre dos crestas de la onda. (tiene unidades de longitud: mm, cm, m, etc.) La máxima altura de la onda se denomina amplitud y también se mide en unidades de longitud. El período es el tiempo T que tarda la onda en recorrer un ciclo, es decir en volver a la posición inicial, por ejemplo de una cresta a la cresta siguiente. La frecuencia es el número de ondas emitidas por el centro emisor en un segundo. Se mide en ciclos /s (unidades de ciclos o veces por segundo, es decir unidades de la inversa del tiempo), en otras palabras la frecuencia es la rapidez con la cual la perturbación se repite por sí misma. La frecuencia es la inversa del período T.
donde: f = Frecuencia ( Hz ó ciclos/s ) T = Periodo (s)
La velocidad de propagación de la onda. Dado que velocidad es distancia dividida por el tiempo en que se recorrió dicha disntancia, en nuestro caso podemos expresarlo como Longitud de onda / Período, y como la inversa del período (1/T) es la frecuencia, entonces tenemos que:
donde: v = Velocidad de propagación ( m/ s ) v = λ.f λ = Longitud de onda (m) f = Frecuencia ( Hz ó ciclos/s )
Esta dependerá de las propiedades del medio que experimenta la perturbación. Por ejemplo las ondas sonoras se propagan en el aire a una velocidad menor que a través de los sólidos. Las ondas electromagnéticas que se propagan en el vacío, es decir que no
requieren medio que se perturbe para propagarse, lo hacen una velocidad muy alta de 300.000 Km. / seg (la velocidad de la luz que se la denomina c).
Fenómenos ondulatorios. Son los efectos y propiedades exhibidas por las entidades físicas que se propagan en forma de onda:
- Difracción. Ocurre cuando una onda al topar con el borde de un obstáculo deja de ir en línea recta para rodearlo.
- Efecto Doppler. Efecto debido al movimiento relativo entre la fuente emisora de las ondas y el receptor de las mismas.
- Interferencia. Ocurre cuando dos ondas se combinan al encontrase en el mismo punto del espacio.
- Reflexión. Ocurre cuando una onda, al encontrarse con un nuevo medio que no puede atravesar, cambia de dirección.
- Refracción. Ocurre cuando una onda cambia de dirección al entrar en un nuevo medio en el que viaja a distinta velocidad.
- Onda de choque. Ocurre cuando varias ondas que viajan en un medio se superponen formando un cono.
Ejemplos a) Una onda longitudinal de 100 Hz de frecuencia tiene una longitud de onda de 11m. Calcular la velocidad con que se propaga.
Datos Fórmula Sustitución Resultado
V =?
f = 100 Hz λ = 11 m
V = f* λ (^) V = 100*11= 1100 V = 1100 m/s
b) La cresta de una onda producida en la superficie libre de un líquido avanza 0.4 m/s. Tiene una longitud de onda de 6x10 -3^ m, calcular su frecuencia.
Datos Fórmula Sustitución Resultado
f =? λ = 6x10 -3^ m V = 0.4 m/s
f = V / λ (^) f = 0.4 / 6x10-3 (^) f = 0.066x10 3 Hz
UNIDAD 8. ELECTROMAGNETISMO
Carga eléctrica.
Es la propiedad que tiene la materia de constituirse por átomos que a su vez se componen de electrones (carga negativa), protones (carga positiva) y neutones ( sin carga eléctrica). En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de carga eléctrica se denomina coulomb (símbolo C). Se dice que: “Las cargas del mismo signo, se repelen y cargas con signos diferentes se atraen”
Un cuerpo puede electrizarse por tres formas: frotamiento, contacto e inducción.
- Electrización por frotamiento. Si frotamos una barra de ebonita con un paño de lana podemos verificar que se material y el paño han quedado electrizados. Las cargas desarrolladas son de signos distintos.
- Electrización por contacto. Es cuando se toca un cuerpo con otro cuerpo electrizado esto pasa en la mayoría de los metales.
- Electrización por inducción. Cuando un cuerpo cargado se aproxima a otro cuerpo, en el extremo del cuerpo próximo al que está electrizado aparece una carga inducida de signo opuesto al de la carga inductora y en extremo opuesto aparece una carga del mismo signo.
En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de carga eléctrica se denomina coulomb (símbolo C). Se define como la cantidad de carga que pasa por una sección en 1 segundo cuando la corriente eléctrica es de 1 amper, y se corresponde con la carga de 6,25 × 10^18 electrones.
Conductores. Materiales que facilitan el flujo de electrones. Todos los metales son excelentes conductores. Aislantes. Materiales que se oponen al flujo de los electrones.
