La mecanica.
La mecanica es una rama de la física,
que se dedica al estudio de los movimientos y el estado en el que se encuentran
los cuerpos. Se divide en dos partes: Cinematica,
que es la que se encarga del
estudio de los cuerpos sin saber que lo producen y dinamica que estudia
las causas que originan el movimiento de los cuerpos. Cuando un cuerpo se
encuentra en movimiento, deducimos que su posición varia respecto a un
punto considerado fijo, el estudio de la cinematica nos permite conocer
y predecir en qué lugar se encontrara un cuerpo, que velocidad
tendra al cabo de cierto tiempo y en que lapso llegara a su destino. El
movimiento de los cuerpos puede ser en una dimensión o sobre un eje; por ejemplo, un tren que se desplaza en línea
recta. En la descripción del movimiento de una
partícula es necesario señalar cual es su posición
para ello se utiliza un sistema de referencia: el absoluto y el relativo.
Para describir la posición de una
partícula sobre la superficie se utiliza un
sistema de coordenadas rectangulares o cartesianas y coordenadas polares. Por
ejemplo:
La distancia recorrida por un móvil es una
magnitud escalar, ya que solo interesa saber cual fue la magnitud de la
longitud recorrida por el móvil.
La velocidad
Es una magnitud vectorial pues para quedar bien definida se requiere que se
señale sumagnitud, su dirección y su sentido. La velocidad se
define como el
desplazamiento realizado por un móvil dividido entre el tiempo que tarda
en efectuarlo v= d/t. Cuando un móvil sigue una trayectoria recta en la
cual realiza desplazamiento en un movimiento rectilíneo uniforme
(M.R.U), cuando se trate del
movimiento de un móvil en línea recta recorriendo desplazamientos
iguales en tiempos, la relación. Como
la mayoría de los movimientos de un cuerpo los intervalos de tiempo
considerados son cada vez mas pequeños .
La velocidad media se aproxima a una velocidad instantanea, el
desplazamiento de un móvil no representa la
distancia recorrida, si no la distancia entre el punto de origen y el punto de
llegada de dicho móvil se llama instantanea. Puede significar que
se movió de un punto inicial y regreso al mismo
punto, en lo cual, aunque recorrió una distancia su desplazamiento cero.
1. Una bala de 35g choca con un bloque de madera de 5kg y al momento del
impacto se mueven con una rapidez de 8.5 m/s ¿Cual es la rapidez
de la bala antes del impacto?
2. Calcula la masa de un cuerpo en kg al recubrir una fuerza de 800n le produce
una aceleración de 150 m/s
La aceleración
Es una magnitud vectorial y su signo sera igual al que tenga la
variación de la velocidad es de signo positivo y sufre un aumento. La
aceleración es un movimientorectilíneo uniformemente variado (M.R.U.V en este caso la caída libre permanece constante
al transcurrir el tiempo.
Cuando se grafican los datos de la velocidad de un
móvil en función del
tiempo, la pendiente de la curva obtenida al unir los puntos representa la
aceleración, que experimenta dicho móvil. Para calcular
desplazamiento se utiliza
Un cuerpo tiene una caída libre si desciende sobre la superficie de la
tierra sin sufrir ninguna resistencia
originada por el aire. De manera practica cuando la resistencia del sobre los cuerpos es posible interpretar
su caída libre.
1. Un móvil viaja en línea recta con una velocidad media de
1800cm/s durante 15s, y luego con velocidad media de 480 cm/s durante 7 s,
siendo ambas velocidades del mismo sentido. ¿ Cual es el
desplazamiento total en el viaje de 22s? ¿Cual es la velocidad
media del
viaje completo?
2. Calcular la aceleración que recibira el cuerpo de la siguiente
figura como
resultado de las fuerzas aplicadas.
3. Una avioneta parte del reposo y alcanza una rapidez
de 95km/hr en 7 s para su despegue. ¿ Cual fue su
aceleración en m/s2
Movimiento Armónico
Movimiento armónico es un movimiento
periódico es decir que repite intervalos iguales de tiempo. Puede ser
descrito en función del movimiento circular uniforme,
considerandolocomo la proyección sobre cualquier diametro
de un punto que se mueve en una trayectoria circular con velocidad constante.
Un ejemplo de M.A.S se representa cuando un resorte sujeto por su parte
superior sostiene un cuerpo en su parte inferior y al darle un tirón
hacia arriba y luego soltarlo comienza a vibrar de un lado a otro en su
posición, un péndulo simple esta constituido por un cuerpo pasado
suspendido en un punto sobre el eje.
Su periodo puede ser calculado con esta ecuación
La temperatura y el calor
Estan estrechamente ligados pero no son lo mismo, el calor de una
sustancia es la suma de la energía cinética media de todas sus
moléculas; cuando un cuerpo esta muy caliente quiere decir que su
temperatura es alta, por ello, tiene un potencial térmico alto, en
consecuencia sera capaz de ceder calor o energía térmica a
otro cuerpo con potencial térmico mas bajo.
Los cambios de temperatura afectan el tamaño de los cuerpos, la
mayoría de ellos dilatan cuando se calientan y se contraen al enfriarse
al calentar los líquidos estos tienen un coeficiente de
dilatación lineal es el cuando hay un incremento de longitud que
experimenta una varilla de determinada sustancias, el calor es una de las
medidas manifestaciones de la energía y por tanto las unidades para
medirlo son las mismas que usa el trabajo. Para medir la energía en el
SI se usa
joule enforma practica se usan la caloría y BTU. La
caloría es la cantidad de calor aplicada a un
gramo de agua para elevar su temperatura.
1) Después de agregar 16g de hielo triturado a -10°C en el vaso de
un calorímetro construido con aluminio con una masa de 50g y contiene
100g de agua a 65°C, el sistema se sella y se deja que alcance el
equilibrio térmico ¿Cual es la temperatura resultante?
2)
Capacidad calorífica
La capacidad calorífica de una sustancia es la relación que hay
entre la cantidad de calor recibida, mientras mas alto sea el valor de
la capacidad calorífica de una sustancia se define como: la cantidad del calor que necesita un gramo de una
sustancia para elevar su temperatura a grados. Aunque también existe el
calor latente que es la fusión de una sustancia es la cantidad de calor
necesaria para cambiar un gramo de solido a un gramo.
La ley de intercambio de calor dice: en cualquier intercambio de calor cedido
es igual al calor absorbido.
La materia representa cuatro estados sólido, líquido, gaseoso y
plasma. Todos los gases pueden pasar por estado líquido siempre.
1) Un sistema que recibe un trabajo de -270J sufre una
variación en su energía interna igual a 145 J. Determinar
capacidad calorífica que se transfiere en el proceso y si el sistema
cede o recibe calor.
2) Un recipiente de aluminio de100 g cuyo calor específico es de 0 cal/cd contiene 100 g de agua a 20°C.
Si el recipiente se ubica sobre un hornillo, determine
la cantidad de calor que absorbe el sistema hasta el momento que el agua
alcanza una temperatura de 80°C.
3) Hallar la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de 100 g de
cobre desde 10 C hasta 100 C. b) Suponiendo que a 100 g de aluminio a 10 C se
le suministrase la cantidad de calor del apartado a), deducir qué
cuerpo, cobre o aluminio, estara mas caliente. El calor
específico del
cobre y del
aluminio es de 0.093 y 0.217 cal/g C. respectivamente.
La termodinamica.
Es la rama de la física encargada de estudiar
la transformación del
calor en trabajo y viceversa. Un sistema
termodinamico es la porción de materia que separamos del universo a fin de
poderla estudiar, un proceso térmico es adiabatico cuando el
sistema no cede ni recibe interaccionan. El punto triple de
una sustancia es aquel en el cual sus tres fases coexisten en equilibrio
termodinamico.
1. Un alambre tiene una masa de 165g a través del correr una
corriente eléctrica durante un tiempo corto y su temperatura aumenta
20°C a 38°C ¿ Cual es la cantidad mínima de calor
generada por una corriente eléctrica?
2. En un recipiente aislado se colocan 300g de agua a
70°C. si se agregan un trozo de plomoque se
encuentra a 10°C. La temperatura una vez alcanzando el equilibrio es de
50°C ¿ cual es la cantidad de plomo que se utilizó?
3. Un calentador para baño usa gas
butano para elevar la temperatura de 60l de agua de 20°C a 65°C. Si el
poder calorífico del gas butano es de 11000kcal/kg
¿ cual sera la cantidad de este gas que se
consumira para calentar dicha masa de agua?
La dinamica
Estudia las causas que originan el reposo o el movimiento de los cuerpos, queda
comprendida dentro del estudio dinamica, la causa provoca el movimiento
de los cuerpos de fuerza, el efecto que una fuerza es intuitivo en general
produce sobre un cuerpo depende de su magnitud, así como su
dirección y sentido, por tal motivo la fuerza es una magnitud vectorial.
1N=1x105 dina
Las fuerzas pueden clasificarse según su origen y características
en: fuerzas gravitacionales cuya causa esta en función de la masa
de los cuerpos y de la distancia que ay entre ellas. Pueden
ser por las primeras leyes.
1. Sea un paralelepípedo rectangulo de hierro (δ = 7 g/cm³) cuya base es de 32 cm² y su altura es de
20 cm, determinar:
a) la masa.
b) la aceleración que le provocara una
fuerza constante de 100 N.
c) la distancia recorrida durante 30 s.
2. Sobre un cuerpo actúa una fuerza constante de 50 N mediante la cual
adquiere una aceleración de 1
m/s²,determinar:
a) la masa del
cuerpo.
b) Su velocidad a los 10 s
c) la distancia recorrida en ese tiempo.
3. Un cuerpo posee una velocidad de 20 cm/s y actúa sobre él una
fuerza de 120 N que después de 5 se le hace adquirir una velocidad de 8
cm/s. ¿Cual es la masa del cuerpo?.
4. Impulsado por una carga explosiva, un proyectil de 250 N atraviesa la
camara de fuego de un arma de 2 m de longitud con una velocidad de 50
m/s, ¿Cual es la fuerza desarrollada por la carga explosiva?.
Las fuerzas concurrentes
Las fuerzas concurrentes son aquellas cuyas direcciones o líneas de
acción pasan por un mismo punto. También
se les suele llamar angulares y concurrentes, ya que forman un
angulo entre ellas, para sumar dos fuerzas concurrentes en forma
grafica se usa el
método del paralelogramo y para sumar
mas de dos se usa
el método polígono.
Ejemplo
1. Un bloque cuya masa de 5.5kg es jalado
mediante una fuerza horizontal (fx) como
se ve en la siguiente figura:
R=? Calcular
Fx=? La fuerza de reacción que ejerce el piso
(r)
P
La fuerza horizontal que se requiere para dar la velocidad a un bloque
horizontal de 9 m/s en 5 segundos a partir del punto de reposo
2.
