—Es el
cambio de estado de una sustancia o un sistema, desde unas condiciones
iniciales (estado inicial) hasta unas condiciones finales (estado final) por
una trayectoria definida.
Proceso Adiabático
—Cuando
no se produce intercambio de calor entre el sistema y el ambiente.
Proceso
Diatérmico
—Cuando
si se produce intercambio de calor entre el sistema y el ambiente.
Procesos Iso
—Son los
procesos cuyas magnitudes permanecen “constantes”:
üTemperatura
üPresión
üVolumen
El sistema cambia manteniendo cierta proporcionalidad en su transformación.
Isotérmico
—Cuando
la temperatura del sistema, permanece constante independientemente de los
cambio de presión o volumen que sufran.
Isobárico
Es cuando hay una
variación del volumen o temperatura y la presión permanece constante, no
importando si el gas sufre una compresión o una expansión.
Isométrico
o Isocorico
—El volumen es constante antes
durante y después. No hay trabajo.
Es el cambio de
longitud, volumen o alguna otra dimensión métrica que sufre un cuerpo físico
debido al cambio de temperatura que se provoca en ella por cualquier medio.
¿Por
qué los cuerpos se dilatan cuando se calientan?
Porque Cuando se da
calor a un sólido se está dando energía a sus moléculas; éstas, estimuladas,
vibran más enérgicamente. Es cierto que no varían de volumen, pero labran un
espacio más grande para su mayor oscilación, de manera que al aumentar la
distancia entre molécula y molécula el sólido concluye por dilatarse. La fuerza
que se ejerce en estos casos es enorme.
Coeficiente
de Dilatacion Termica
Se denomina coeficiente de dilatación al cociente que
mide el cambio relativo de longitud o volumen que se produce cuando un cuerpo
sólido o un fluido dentro de un recipiente experimentan un cambio de
temperatura que lleva consigo una dilatación térmica.
Dilatación Lineal o Longitudinal
La dilatación lineal es aquella en la cual
predomina la variación en una única dimensión, o sea, en el ancho, largo o
altura del cuerpo. Se produce en alambres, varillas,
barras, rieles, etc.
Imaginemos una barra metálica de longitud
inicial L0 y temperatura θ0.
Si calentamos esa barra hasta que la misma
sufra una variación de temperatura Δθ,
notaremos que su longitud pasa a ser igual a L
Matemáticamente podemos decir que la
dilatación es:
Condiciones:
1.Pero si aumentamos el calentamiento, de
forma de doblar la variación de temperatura, o sea, 2Δθ, entonces observaremos
que la dilatación será el doble (2 ΔL).
“Podemos concluir que la dilatación es directamente
proporcional a la variación de temperatura.”
2.Imaginemos dos barras del mismo material,
pero de longitudes diferentes. Cuando calentamos estas barras, notaremos que la
mayor se dilatará más que la menor.
“Podemos concluir que, la dilatación es directamente
proporcional al largo inicial de las barras.”
3.Cuando calentamos igualmente dos barras de igual longitud, pero de
materiales diferentes, notaremos que la dilatación será diferente en las
barras.
“Podemos concluir que la dilatación depende del
material (sustancia) de la barra.”
De los ítems anteriores podemos escribir
que la dilatación lineal es:
Donde: L0
= longitud inicial. L =
longitud final. ΔL =
dilatación (DL > 0) ó contracción (DL < 0) Δθ= θ0 – θ
(variación de la temperatura)
α = es una constante de
proporcionalidad característica del material que constituye la barra,
denominada como coeficiente
de dilatación térmica lineal.
De las ecuaciones I y II tendremos
La ecuación de la longitud final L = L0 (1 + α . Δθ\
Observaciones: Todos Los coeficientes de dilatación sean α, β o γ, tienen como unidad: (temperatura ºC)
Dilatación Superficial
Es aquella en que predomina la variación
en dos dimensiones, el largo y el ancho o sea, la variación del área del cuerpo. Se produce en baldosas,
vidrio, placas metálicas, etc.
Para estudiar este tipo de dilatación,
podemos imaginar una placa metálica de área inicial S0 y
temperatura inicial θ0.
Si la calentáramos hasta la temperatura final θ, su área pasará a
tener un valor final igual a S.
La dilatación superficial ocurre de forma
análoga a la de la dilatación lineal; por tanto podemos obtener las siguientes
ecuaciones:
Observaciones:
Todos Los coeficientes de dilatación sean α, β o γ, tienen como
unidad: (temperatura ºC)
Dilatación Volumétrica
Es
aquella en que predomina la variación en tres dimensiones,
larga, ancha y alta, o sea, la variación del
volumen del cuerpo. Se
produce en gases, líquidos y cuerpos geométricos.
Para estudiar este tipo de dilatación,
podemos imaginar un cubo metálico de volumen inicial V0 y la
temperatura inicial θ0. Si lo calentamos hasta la temperatura final,
su volumen pasará a tener un valor final igual a V.
La dilatación volumétrica ocurrió de forma
análoga a la de la dilatación lineal; por tanto podemos obtener las siguientes
ecuaciones:
Expresado de Otra Forma:
Observaciones: Todos Los coeficientes de dilatación sean α, β o γ, tienen como unidad: (temperatura ºC).
La energía es la capacidad de los cuerpos para efectuar un trabajo.
Todo sistema que pasa de un estado a otro produce fenómenos físicos o
químicos que son manifestaciones de alguna transformación de la energía, esta
puede presentarse en diferentes formas: cinética, potencial, eléctrica,
mecánica, química.
El Principio de Conservación de la Energía Enuncia:
“La energía no se crea ni se destruye, se transforma".
Esto quiere decir, que la energía en cualquier sistema físico aislado sin
interacción con otro sistema permanece invariable con el tiempo, pero puede
transformarse de una forma a otra, y la cantidad total de energía siempre
permanece constante.
La Ley de Conservación de la Energía Afirma que:
1.-No existe ni puede existir nada capaz de generar energía.
2.-No existe ni puede existir nada capaz de hacer desaparecer la energía.
3.-Si se observa que la cantidad de energía varía se atribuye a un
intercambio de energía con algún otro cuerpo o con el medio circundante.
La Energía Total
La energía total dentro de un medio cerrado (donde no hay perdidas, no entra ni sale energía) es igual a la suma de las energías potenciales y las energías cinéticas contenidas en el contenedor.
Es la suma de todas las clases de energía que posee.
Cualesquiera que sean las interacciones del sistema con los alrededores, la energía que este cede o recibe de ellos se traduce exclusivamente en un aumento o disminución de su energía interna (U) se mide en Joule (J).
Ejemplo
Estando en la máxima altura en reposo una pelota solo posee energía potencial gravitatoria. Su energía cinética es igual a 0 J.
Una vez que comienza a rodar su velocidad aumenta por lo que su energía cinética aumenta pero, pierde altura por lo que su energía potencial gravitatoria disminuye.
Finalmente al llegar a la base de la pendiente su velocidad es máxima por lo que su energía cinética es máxima pero, se encuentra a una altura igual a 0 m por lo que su energía potencial gravitatoria es igual a 0 J.
Fuerzas Conservativas y no Conservativas
Fuerzas conservativas:
Una fuerza es conservativa si su trabajo efectuado en una partícula que se mueve en cualquier viaje de ida y vuelta es nulo, porque no dependen del camino.
F= 0
Ej: Fuerzas Elásticas, gravitatorias.
Fuerzas no conservativas:
Una fuerza es no conservativa si su trabajo efectuado sobre una partícula que se mueve en cualquier viaje de ida y vuelta es distinto de cero, ya que estas se oponen al movimiento.
Se dice que un cuerpo se mueve cuando cambia su posición respecto de la de otros supuestos elementos fijos, o que se toman como referencia para tal fin. El movimiento es, por tanto, un cambio de posición que se manifiesta con el tiempo. Por lo tanto, el Movimiento es el cambio de posición que experimenta un cuerpo. La descripción y estudio del movimiento exige determinar su posición en el espacio de función del tiempo. Un ejemplo de movimiento es el: Movimiento Circular, del cual hablaremos a continuación.
Movimiento Circular
El movimiento circular se produce cuando una fuerza externa (fuera del cuerpo), llamada centrípeta, actúa en forma perpendicular a la trayectoria que describe el movimiento. Se presenta cuando un móvil describe en su trayectoria, imaginariamente, una circunferencia, es decir un trayecto circular alrededor de un punto fijo central llamado Eje de rotación u origen. Debido a que estos movimientos son repetitivos, se les denomina periódicos.
Ejemplos:
La rueda de la fortuna.
Las manecillas del reloj.
El Movimiento Circular se Clasifica en:
Movimiento Circular Uniforme (MCU).
Movimiento Circular Uniformemente Variado (MCUV).
Este apartado se enfoca en el Movimiento Circular Uniforme (MCU).
Movimiento Circular Uniforme (MCU)
Es aquel en el que no existe cambio en la rapidez, sino solo en la dirección, de tal modo que en tiempos iguales recorra espacios iguales, a menos que una fuerza externa no equilibrada actué sobre él.
Ejemplo: El giro de una piedra amarrada a una cuerda.
Ángulo
Es la abertura comprendida entre dos radios que limitan un arco de circunferencia.
Radián
El radian no tiene dimensiones, ya que es la relación entre dos longitudes (del arco y radio) y por lo tanto tiene el mismo valor en todos los sistema de unidades.
Periodo
Es el tiempo que tarda un cuerpo en dar una vuelta completa o en completar un círculo. Su unidad de medida son los segundos, minutos y horas.
Frecuencia
Es el número de vueltas, revoluciones o ciclos que efectúa un móvil en la unidad de tiempo.
Fórmula: f= 1/t Donde: t= El tiempo.
La unidad de medida son los Hertz (Hz)
Desplazamiento Angular
El desplazamiento angular de un cuerpo describe la cantidad de rotación. Se representa por el ángulo formado al girar el cuerpo del punto A al B.
Fórmula:
θ= Es el ángulo.
s= Es la longitud de arco.
r- Es el radio.
Velocidad Angular
La velocidad angular (w) se define como el desplazamiento angular descrito en la unidad de tiempo. Es una magnitud vectorial con unidades de [rad/s] y dirección perpendicular al plano del círculo descrito. Se determina mediante la aplicación de la regla de la mano derecha: los dedos cerrados indican la rotación de cuerpo y el pulgar en posición extendida el sentido de ella.
Fórmula:
Donde:
v= La velocidad.
r= El radio.
Característica:
Cualquier punto, independientemente de la distancia a la que se encuentre el eje de giro, tendrá la misma velocidad angular, tal como sucede en los caballitos de cualquier hilera en el carrusel de la feria.
Velocidad Tangencial
La velocidad tangencial (v1) o lineal es la misma que se trató en los movimientos rectilíneos uniforme y variado, pero en el movimiento circular se presenta en el extremo de la trayectoria que describe.
Características:
Es un vector siempre perpendicular al vector radio.
La velocidad tangencial no cambia; cuando cambia, el movimiento será circular variado.
Lo que siempre cambia es un sentido y dirección.
El valor de la velocidad tangencial nos da una idea de la rapidez con la que gira un cuerpo y la velocidad que llevaría si saliera disparado en línea recta.
Fórmula:
Ejemplo: La velocidad con la que un carro saliera disparado de un giro.
Fuerza Centrípeta
La segunda ley de newton establece que todo cuerpo que se encuentra acelerado debe tener una fuerza neta que actúa sobre él. Entonces se define fuerza centrípeta como la fuerza dirigida hacia el centro que se requiere para mantener un movimiento circular uniforme.
Fórmula:
Aceleración Centrípeta
La aceleración centrípeta siempre es perpendicular a la velocidad tangencial, por lo que tiende a regresar al origen. Se define como una cantidad vectorial que tiene magnitud así como dirección.
Fórmula:
Donde: v= La velocidad. r= El radio.
Para concluir, el movimiento circular esta presente en todolo que observamos y nos rodea; por ejemplo, el movimiento descrito por las ruedas del auto y la bicicleta, los discos de música, el carrusel de la feria, la rotaciónde la tierra, las hélices de un avión e infinidad de aparatos como la lavadora, licuadora y el ventilador. Debido a lo anterior, se deduce la importancia del estudio del movimiento circular.
Anexo: Video para la ilustración del Movimiento Circular Uniforrme (MCU).
Grupo 4BMEo Equipo: 6 Acedo Chaidez Sergio. Cebreros Valenzuela Julio Alfonso. Domínguez Najar Alba María. Galaviz Vizcarra Angelica. Ramirez Cuadras Thanya Melissa.
