Energia y Temperatura

Energia

Es algo que puede producir trabajo. Se puede medir en Joules o calorias.

Trabajo

Es la energia transferida. Es la relacion que exste entre la fuerza y la distancia o el peso.

Energia potencial

Es la energia que tiene un cuerpo respecto a su posicion cerca de la Tierra.

 Ep= m*g*h

Energia cinetica

Es la energia que tiene un cuerpo en movimiento y depende de la materia a la que este esté ligadoy esta relacionada con la velocidad

Ec=1/2m*v al cuadrado

Ley de la conservacion de la energia

"La materia no se crea ni se destruye, solo se transforma", pues existe la misma energia que habia en un principio

Calor y temperatura

Calor

Movimiento al azar de atomos y moleculas. Es producido por el movimiento de las particulas. Es la energia transferida de un cuerpo a otro, como resultado solamente de una diferencia de temperatura entre ellos.

Temperatura

Es una magnitud fisica que sirve para indicar si un cuerpo esta mas frio o mas caliente que otro cuerpo tomado como referencia.

Ley de Boyle

Si la temperatura (t) de una masa gaseosa dada, fuera mentenida constante, su volumen V variara de manera inversamente proporcional a la P ejercida sobre ellas, es decir, PV=constante (para T constante). Por lo tanto: P1V1=P2V2=P3V3.

Ley de Charles

Si la presion de una masa dada fuera mantenida constante, su volumen variaria en proporcion directa a su temperatura absoltua, es decir: V/T=constante (para P=constante). Por lo tanto: V1/T1=V2/T2=V3/T3.

Presion

Es el peso que algo ejerce sobre la superficie en la que se apoya

Leyes de la termodinamica

Primera ley de la termodinamica
Habla acerca del principio de conservacion de la energia

Segunda ley de la termodinamica
Habla de la entropia. Dice que no existe ningun dispositivo que, operado por ciclos, absorba calor de una unica fuente y lo convierta integramente en trabajo

Tercera ley de la termodinamica
Es imposible alcanzar una temperatura igual a cero

Ley cero de la termodinamica
Habla acerca del equilibrio termodinamico

Equilibrio termico

Es cuando dos cuerpos estan en contacto (aislados de influencias externas) despues de cierto tiempo alcanzan una situacion de equilibrio termico en la que ambos poseen la misma temperatura.

Entropia

La entropía describe lo irreversible de los sistemas termodinámicos. En termodinámica, la entropía (simbolizada como S) es la magnitud física que mide la parte de la energía que no puede utilizarse para producir trabajo. Es una función de estado de carácter extensivo y su valor, en un sistema aislado, crece en el transcurso de un proceso que se dé de forma natural.

Maquina termica

Es aquella que transforma el calor en trabajo. En ella parte del calor suministrado se convierte en trabajo y otra parte pasa al medio ambiente.

Calor especifico

De una sustancia es la cantidad de calor necesario para elevar en 1°C la temperatura de un gramo de esa sustancia.

Potencia

Es la rapidez con la que se realizan los trabajos

Maquina de Carnot

La máquina de Carnot es una máquina ideal que utiliza calor para realizar un trabajo. En ella hay un gas sobre el que se ejerce un proceso cíclico de expansión y contracción entre dos temperaturas. El ciclo termodinámico utilizado se denomina ciclo de Carnot y fue estudiado por Sadi Carnot alrededor de 1820. Una máquina de Carnot es el procedimiento más eficaz para producir un trabajo a partir de dos focos de temperatura.

Puede construirse a partir de un cilindro sobre el que discurre un pistón unido a una biela que convierte el movimiento lineal del pistón en movimiento circular. El cilindro contiene una cierta cantidad de un gas ideal y la máquina funciona intercambiando calor entre dos fuentes de temperaturas constantes T1 < T2. Las transferencias de calor entre las fuentes y el gas se hace isotérmicamante, es decir, manteniendo la temperatura constante. Esta parte del proceso es, por lo tanto, reversible. El ciclo se completa con una expansión y una compresión adiabáticas, es decir, sin intercambio de calor, por lo que esta parte del ciclo es también reversible.

Funcionamiento de la Máquina de Carnot

(1) Expansión isotérmica.
(2) Expansión adiabática.
(3) Compresión isotérmica.
(4) Compresión adiabática.

Maquina de combustion interna

Un motor de combustión interna es un tipo de máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química producida por un combustible que arde dentro de una cámara de combustión, la parte principal de un motor. Se emplean motores de combustión interna de cuatro tipos

Funcionamiento

 Tiempo de admisión - El aire y el combustible vaporizado entran.

 Tiempo de compresión - El vapor de combustible y el aire son comprimidos y encendidos.

 Tiempo de combustión - El combustible se inflama y el pistón es empujado hacia abajo.

 Tiempo de escape - Los gases de escape se conducen hacia fuera.

Conversion de unidades de temperatura
 
Se siguen las indicaciones de la siguiente tabla:
 

 

Fuerza

Fuerza de friccion o rozamiento

La friccion es una fuerza resistente que actua sobre un cuerpo, que impide o retarda el deslizamiento de este respecto a otro o en la superficie que este en contacto. Su formula es fuerza de friccion= mu por N.

Ley de Hooke

Establece que el alargamiento unitario que experimenta un material elástico es directamente proporcional a la fuerza aplicada F, es decir: F=KX. Donde X= al estiramiento, y K=costante de resorte.

Movimiento II

Vector

Un vector es una flecha que une un punto del plano cartesiano con el origen de este.

Nota: a sin flecha representa el largo

Tiene dos posibles representaciones: cartesiana y polar.

Cartesiana: esta representacion es a traves de las coordenadas de sus punto final.

a (con flecha encima)= a (x,y)

Polar: Representacion por medio de la magnitud y el angulo que hace la flecha con el eje "x" positivo.

a (con flecha encima)= a (angulo de theta)

Donde: a= raiz cuadrada de x al cuadrado mas y al cuadrado y theta es igual a arcotangente de y sobre x. Ax=(a)(cos)(theta) y Ay=(a)(sen)(theta)

Suma de vectores

Si se tienen dos vectores en su representacion cartesiana o sea:

A (con flecha encima)= (Ax, Ay) y B (con flecha encima)= (Bx, By)

la suma seria igual a:

A (con flecha encima) + B (con flecha encima)= ( Ax+Bx, Ay+By)

Resta de vectores

Si se tienen dos vectores en su representacion cartesiana, o sea:

A (con flecha encima)= (Ax, Ay) y B (con flecha encima)= (Bx, By)

la resta seria igual a:

A (con flecha encima) - B (con flecha encima)= (Ax-Bx, Ay-By)

El dibujo de arriba representa a la Ley del paralelogramo, que es usada para la suma de vectores, esta ley consiste en trazar los dos vectores a sumar en este caso, A y C, despues en la punta de del vector A tomandola como si fuera en origen o eje x, se traza al vector C, y en la punta de C, se hace lo mismo con A. La suma de los vectores es la diagonal formada desde el centro hasta el punto de interseccion entre los dos vectores replica.

Multiplicacion por escalar

Escalar=  cualquier numero

Si se tiene un numero (alfa) y un vector (a con flecha encima= (Ax,Ay)), la multiplicacion seria asi:

(alfa)(a con flecha encima)= (alfaAx, alfaAy)

Aplicaciones de los vectores

• 
  
  Se utilizan para medir la velocidad con que se desplaza un movil, ya que esta es una cantidad vectorial, ya que no queda definida tan solo por su modulo (lo que marca el velocimetro, en el caso de un automovil), sino que se requiere indicar la direccion hacia la que se dirige.

• 
  
  La fuerza que actua sobre un objeto es una magnitud vectorial, ya que su efecto depende, ademas de su intensidad, de la direccion en la que opera.

El desplazamiento de un objeto.

LEYES DE NEWTON

Primera ley:

Todo cuerpo que se encuentra en estado de reposo, tien velocidad de cero o en movimiento rectilineo uniforme, este cambiara su estado respectivo cuando le sea aplicada una fuerza.

Ejemplos:

Segunda ley:

El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza matriz impresa y ocurre segun la linea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime.

Ejemplos:

 

Tercera ley:

Cuando aplicas una fuerza a un cuerpo, tambien sientes el efecto, es decir, si golpeas un objeto tambien sinetes la fuerza.

Ejemplos:

Movimiento

La Mecanica se ocupa de todo lo que se refiere al movimiento y engloba a la Estatica, que se encarga del estudio de los cuerpos en reposo, a la Cinematica que estudia a los cuerpos en movimiento sin considerar las causas que lo originan y a la Dinamica, que estudia los factores que originan el movimiento.

 

Sistema de referencia

Un sistema de referencia es un sistema cartesiano ya sea de una, dos o tres dimensiones que nos ayuda a posicionar a los objetos.

Movimiento

Cambio de posicion en un determinado sistema de referencia

• Rapidez media: promedio de la rapidez total de un movimiento, es igual a la distancia recorrida entre el tiempo del recorrido
• Rapidez instantanea: sabes en todo momento cuanto es el valor de su rapidez
• Desplazamiento: es el cambio de posicion

Cantidad escalar:

A esta cantidad no le importa en que direccion se esta moviendo, ejemplos son: la inercia, la temperatura, tiempo, densidad, masa, volumen, rapidez, entre otras. No varia de una direccion a otra.

Cantidad vectorial:

Es la cantidad a la que si le importa la direccion del movimiento, es decir, la fuerza, velocidad, aceleracion, presion.

Movimiento en una sola direccion

• Movimiento rectilineo uniforme (MRU)

El MRU es un movimiento en linea recta (trayectoria) ademas es uniforme ya que cuando su velocidad es constante en el tiempo, lo que implica magnitud y direccion cambiante, consecuentemente su aceleración es nula. La velocidad es igual al cambio de posicion entre el tiempo (esta formula solo es calida si la velocidad no cambia), ademas despejando de esta formula la posicion final obtenemos que: posicion final es igual a posicion inicial mas velocidad por tiempo, y que tiempo a su vez es igual a la posicion final menos la inicial sobre la velocidad. En la siguiente grafica se muestra la relacion de posicion contra tiempo en el MRU.Movimiento rectilineo uniformemente acelerado (MRUA)

Ejemplos de MRU: el sonido, un caminante a velocidad constante, un tren bala mientras matenga su direccion y rapidez, un automovil con velocidad y tiempo constantessiguiendo una linea recta, la luz, entre otros.

•  

En el MRUA, el movil se desplaza sobre una trayectoria recta estando bajo una aceleracion constante. Ejemplo de este tipo de movimiento es la caida libre vertical. La aceleracion es el cambio de velocidad con respecto al tiempo, su formula es igual a la diferencia de velocidad sobre el tiempo, y la velocidad final es igual a la velocidad inicial mas aceleracion por tiempo. La posicion final se obtiene sumando la posicion inicial a la velocidad inicial por el tiempo mas un medio de la aceleracion por el tiempo al cuadrado. En caso de que no se nos de el tiempo utilizamos la siguiente formula: velocidad final al cuadrado menos velocidad inicial al cuadrado es igual a dos veces a por la diferencia de posicion.En la siguiente grafica se muestra la relacion de posicion contra tiempo en el MRU. 

Ejemplos de MRUA: Una persona que comienza caminando, luego trota y al final corre en linea recta,
 al dejar caer un objeto desde cierta altura (caida libre), un automovil que parte del reposo y se acelera y despues se desacelera. La caida de un paracaidista que se avienta de un avion, entre otros.

La velocidad media es igual a la diferencia de posiciones entre el tiempo.

Para la caida libre vamos a usar las fomuras anteriores del MRUA solamente que en esta ocasion sustituiremos, la incognita de la aceleracion por la de la gravedad que es una cosntante (9.81 m/s al 2), y los signos (+) cambiaran por (-), es decir:

xf= xi+vi(t)-1/2(g)(t) al cuadrado (solo t)

vf=vi-(g)(t)

vf al cuadrado - vi al cuadrado= -2 (g)(d)

Unidades y sistemas de medición

¿Qué es la Física?

La Física es la ciencia que se dedica a medir

Medir es comparar magnitudes. Nosotros podemos medir el tiempo que tardamos en bañarnos, lo alto que somos, asi como podemos determinar nuestro peso, en pocas palabras podemos medir casi todo. Existen un tipo de medidas que se llaman estandares, lo cual viene de que son medidas que no derivan de otras, ejemplos de ellas son el tiempo que se mide en segundos y la masa, que se mide en kilogramos. El siguiente cuadro muestra las medidas establecidas en el Sistema Internacional de Unidades:

Conversion de unidades

Se tienen 80 km/h y se quieren pasar a m/s, entonces se realiza el siguiente procedimiento:

1. En seguida de la cantidad a convertir, en este caso 80 km/h, se abren dos juegos de parentesis, así:

80 km/h ( ) ( )

2. Nos percatamos que los kilometros se encuentran como el numerador y las horas como el denominador, por lo tanto en el primer parentesis colocaremos un km abajo y en el segundo, colocaremos una hora arriba, asi:

80 km/h (-/1 km) (1 h/-)

3. En las partes que se encuentran en blanco dentro de los parentesis, colocaremos la equivalencia de los respectivos numeradores o denominadores, a las unidades que queramos convertir, asi:

80 km/h (1000m/1km) (1h/3600s)

4. Despues se realizan las operaciones pertinentes, y las cancelaciones y se obtiene el resultado:

80 km/h (1000m/1km) (1h/3600s)=80000m/3600s=22.22m/s

Potencias de 10

Son un metodo conocido para representar un número utilizando potencias de base diez. Esta notación cientifica, como tambien se le conoce, se utiliza para poder expresar fácilmente números muy grandes o muy pequeños. Vemos que si el exponente es positivo, este numero indicara la cantidad de ceros que tendra que agregarse  a determinada cantidad, mientras que si es negativo, este determinara el numero de ceros que hay que interponerle a la cantidad. La siguiente tabla muestra algunos ejemplos tanto como para valores negativos como para positivos:

Suma de potencias

Para sumarlos hay que colocarlos a la misma potencia y despues se suman los coeficientes, asi:

3*10 a la 8 + 0.00012*10 a la 12= 3*10 a la 8 + 1.2* 10 a la 8 (4-12=8) =

=4.2*10a la 8 = 4.20*10 a la 8

Resta de potencias

Se colocan los numeros a una misma potencia de 10 y se restan sus coeficientes:

1325000*10 a la -6 - 25=1.325-25= -23.675=

= -2.36*10 a la 1

 

Multiplicacion de potencias

Se multiplican los coeficientes y se suman los exponentes, no importa si son diferentes:

(3*10 a la 8) (0.5*10 a la -3) = 1.5*10 a la 5

 

Division de potencias

Se dividen los coeficientes y se restan las potencias

(3*10 a la 8) / (0.5*10 a la -3) = 6*10 a la 11