EVIDENCIA MATERIA Y ENERGÍA.
MÓDULO1.
Tema 1. Fluidos en reposo.
DENSIDAD.
Presión
Es una magnitud física que mide la proyección de la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie.
Fórmula.
Otra fórmula útil en el cálculo de presiones es el de la presión en función de la densidad del fluido y la profundidad a la que se encuentra el objeto dentro del fluido.
La unidad de la presión es el Pascal (Pa)
El Principio de Pascal dice que “la presión aplicada a un fluido encerrado se transmite sin disminución a todas las partes del fluido y las paredes del recipiente” (Sears y Zemansky, 2013).
Flotación y principio de Arquímedes
establece lo siguiente: “si un cuerpo está parcial o totalmente sumergido en un fluido, éste ejerce una fuerza hacia arriba sobre el cuerpo igual al peso del fluido desplazado por el cuerpo”
Tensión superficial y capilaridad.
cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie por unidad de área.
se debe a que todas las moléculas de un líquido ejercen fuerzas de atracción entre sí.
De la tensión superficial de un líquido depende otra propiedad llamada capilaridad.
Capacidad del fluido de subir por un tubo capilar de diámetro muy pequeño.
Tema 2. Dinámica de fluidos
Ecuación de continuidad.
El flujo, gasto o caudal (Q) de un líquido incompresible que pasa por un conducto cerrado es igual al volumen (V) de fluido que pasa por unidad de tiempo (t)
Fórmula:
también puede expresarse como la multiplicación de la velocidad (v) que lleva el fluido y el área (A) de la sección transversal de la tubería:
Fórmula:
Flujo laminar es el movimiento de un fluido en el que cada partícula del fluido sigue la misma trayectoria que la seguida por las partículas que la precedieron”
El flujo laminar se mantiene constante el flujo Q dentro de la tubería.
Fórmula:
Ecuación de continuidad para fluidos incompresibles:
Fórmula:
Tasa de flujo o volumen
Fórmula:
Ecuación de Bernoulli
La ecuación de trabajo y energía dice que:
Donde:
U = Energía potencial
K = Energía cinética
W = Trabajo = W1 – W2 es el trabajo neto
La energía potencial U es:
Fórmula.
Energía cinética K es
Fórmula:
Densidad ρ es igual a la masa “m” entre la Volumen V :
Fórmula.
La masa se puede expresar de la siguiente forma.
Fórmula:
el trabajo W es igual a la presión p por el volumen V:
Fórmula:
Ecuación de Bernoulli
Supone que el fluido es incompresible, que el flujo es laminar o estable, y que no tiene viscosidad o fricción interna.
Teorema de Torricelli.
se puede aplicar en situaciones físicas donde la velocidad, la altura o la presión de un fluido sean constantes.
Fórmula:
Fluidos no ideales
la viscosidad es fricción interna en un fluido. Las fuerzas viscosas se oponen al movimiento de una porción de un fluido en relación con otra”
Turbulencia.
si aumentas la velocidad de hasta exceder un cierto valor crítico, llamado número de Reynolds, el flujo cambia mucho, volviéndose irregular y difícil de predecir.
se caracteriza entonces por trayectorias circulares al azar y la formación de remolinos. Este flujo se da a altas velocidades de flujo y a bajas viscosidades de fluido.
Tema 3. Vibración
Movimiento periódico reúne las siguientes propiedades
1-Se mueve de un lado a otro.
2-La trayectoria del movimiento es fija.
3-Regresa a cada posición.
4-Regresa a cada velocidad.
5-En un intervalo de tiempo definido.
un cuerpo tiene movimiento armónico simple cuando:
1-El movimiento es periódico
2-En ausencia de fricción
3-Producido por una fuerza de restitución
4-Fuerza directamente proporcional al desplazamiento
5-Fuerza en dirección opuesta al desplazamiento
Periodo T
su unidad básica es el segundo que se representa con el símbolo s
Frecuencia F
su unidad básica es el Hertz que se representa con el símbolo Hz
Fórmula
Ángulo
su unidad básica es el radián que se representa con el símbolo rad.
Frecuencia angular
Su unidad básica es el Radián/segundo con el símbolo rad/seg.
Fórmula en relación con la frecuencia:
Ecuaciones de movimiento.
La posición de un punto en el movimiento armónico simple, cuyo símbolo es la letra X (x es la amplitud del desplazamiento)
Su unidad básica es el metro m
Velocidad v
se define como la rapidez con la que varía la posición x
Fórmulas:
La aceleración
Se define como la rapidez con la que varía la velocidad respecto al tiempo
Fenómenos de onda.
k
Define el desplazamiento que puede llegar a tener uno de los extremos de un resorte al aplicarle una fuerza
Ecuación del resorte:
Cuando se coloca una masa a un extremo:
Combinando las ecuaciones obtenemos:
Quedando:
Para darnos como resultado la siguiente ecuación:
Tema 4. Ondas
Ondas en reposo y resonancia.
onda mecánica.
Es una perturbación física en un medio elástico.
Transversal.
Fórmula para calcular la propagación de onda en el caso de una cuerda.
Logitudinal
Los sismos y su relación con las ondas
Longitudinales.
Estas ondas producen esfuerzos de compresión
Transversales.
Estas ondas producen esfuerzos cortantes ya que son perpendiculares a la dirección de propagación
Rayleigh.
se propagan en forma parecida a las olas del mar. Su velocidad es menor que la de las ondas transversales.
Love.
se propagan en forma horizontal con esfuerzo cortante.
Ondas sonoras
Sonido
es una onda mecánica longitudinal que se propaga a través de un medio elástico
Fuente de vibración
puede ser cualquier objeto que produce sonido.
Longitud para un tubo abierto.
Tema 5. Sonido
Velocidad del sonido
n el aire a 0ºC y a nivel del mar es aproximadamente igual a 331 m/s
Para una varilla se calcula con la siguiente formula:
"Y" es el módulo de Young del material.
Para un sólido extendido se calcula:
B es el módulo de volumen, S es el módulo de corte.
Para un fluido se calcula con:
B es el módulo de volumen para el fluido.
Para un gas se calcula con:
es la presión del gas
Para un gas ideal se calcula con:
es la constante universal de los gases, T es la temperatura absoluta del gas (en Kelvin) y M la masa molecular del gas.
Efecto Doppler
e refiere al cambio aparente en la frecuencia de una fuente de sonido cuando hay un movimiento relativo de la fuente y del oyente.
Longitud de onda que se calcula con:
Si la frecuencia que escucha el observador 1 es menor que la que genera el emisor:
Si a la derecha del emisor está el observador 2, la longitud de onda que llega a sus oídos es menor a la longitud de onda del emisor.
Características del sonido
La intensidad sonora es la potencia transferida por una onda sonora a través de la unidad de
área normal a la dirección de la propagación.
El umbral de audición representa el patrón de la intensidad mínima para que un sonido sea
audible.
El umbral del dolor representa la intensidad máxima que el oído promedio puede registrar sin
sentir dolor.
El tono equivale a la frecuencia del sonido.
Las pulsaciones se generan cuando se combinan una señal de frecuencia f con otra señal de
frecuencia un poco mayor que la primera.
Carlos Uriel De los santos Gallegos.
MATERIA Y ENERGÍA
EVIDENCIA #1