FISICA II
ESTADOS DE AGREGACIÒN
En fìsica y quìmica se
observa que, para cualquier sustancia o mezcla,
modificando sus condiciones de temperatura o presiòn,
pueden obtenerse distintos estados o fases, denominados estados de agregación de la materia,
en relación con las fuerzas de uniòn de
las partículas (moléculas, átomos o iones) que la constituyen.
Todos los estados de agregación poseen propiedades y características
diferentes; los más conocidos y observables cotidianamente son
cuatro, llamados fases sòlida, lìquida, gaseosa y plasmàtica.
Estado Sòlido:
Los objetos en estado sólido
se presentan como cuerpos de forma definida; sus átomos a menudo se entrelazan
formando estructuras estrechas definidas, lo que les confiere la capacidad de
soportar fuerzas sin deformación aparente. Son calificados generalmente como
duros así como resistentes, y en ellos las fuerzas de atracción son mayores que
las de repulsión. En los sòlidos cristalinos, la presencia de espacios intermoleculares pequeños da paso
a la intervención de las fuerzas de enlace, que ubican a las celdillas en formas geométricas. En los amorfos o vìtreos, por el contrario, las partículas que los constituyen
carecen de una estructura ordenada.
Estado Lìquido:
Si se incrementa la
temperatura de un sólido, este va perdiendo forma hasta
desaparecer la estructura cristalina, alcanzando el estado líquido.
Característica principal: la capacidad de fluir y adaptarse a la forma del
recipiente que lo contiene. En este caso, aún existe cierta unión entre los
átomos del cuerpo, aunque mucho menos intensa que en los sólidos.
Estado Gaseoso:
El plasma es un gas ionizado, es decir que los átomos que lo
componen se han separado de algunos de sus electrones. De esta forma el plasma
es un estado parecido al gas pero compuesto por aniones y cationes (iones con carga
negativa y positiva, respectivamente), separados entre sí y libres, por eso es
un excelente conductor. Un ejemplo muy claro es el Sol.
En física el término elasticidad designa la
propiedad mecánica de ciertos materiales de sufrir deformaciones reversibles
cuando se encuentran sujetos a la acción de fuerzas exteriores y de recuperar
la forma original si estas fuerzas exteriores se eliminan.
La elasticidad es una propiedad que se aplica a varios elementos tanto naturales como artificiales (es decir, creados por el hombre). Esta propiedad significa que el elemento en sí tiene una forma, un tamaño y un determinado tipo de rasgos en estado de reposo que varían al ser estirados o puestos bajo tensión. Un ejemplo claro de elasticidad es, como se ve en la imagen, una bandita elástica que está hecha de goma (un material ciertamente elástico). Mientras que en reposo posee una forma y un tamaño específico, bajo tensión la misma se puede agrandar, torcer, arrugar, etc.
La hidrostática es
la rama de la mecánica de fluidos o de la hidráulica que estudia los fluidos en
estado de equilibrio; es decir, sin que existan fuerzas que alteren su movimiento
o posición. Los principales teoremas que respaldan el estudio de la
hidrostática son el principio de Pascal y el principio de Arquímedes.
Aunque los fluidos obedecen a las mismas leyes físicas que
los sólidos, la facilidad con la que cambian de forma hace que sea conveniente
estudiar pequeñas porciones en un lugar de todo el fluido. Por eso se
reemplazan las magnitudes extensivas (que dependen de la cantidad de materia)
por las magnitudes intensivas (que dependen de la cantidad de materia) la masa
se reemplaza por la densidad y el peso se reemplazara por el peso especifico
La presión (P) se
relaciona con la fuerza (F) y el
área o superficie (A) de
la siguiente forma: P=F/A.
La ecuación básica de la hidrostática es la siguiente:
dP = ρgdh
Siendo:
P: presión
ρ: densidad del fluido
g: la aceleración
gravitatoria de la Tierra
h: altura
Cuando en una situación de
equilibrio la fuerza la transmite un sólido, como por ejemplo una soga, el
valor de la fuerza no cambia por efecto de transmisión. Consideremos, por
ejemplo un cuerpo que cuelga de una polea y se mantienen en equilibrio utilizando
una soga. La soga transmite la fuerza sin cambiar su valor: la intensidad de la
fuerza que la mano hace sobre la soga es la misma que la que la soga hace sobre
el cuerpo.
PRESIÒN HIDROSTÀTICA
La presión
hidrostática es un tipo de presión debida al peso de un fluido en
reposo, en éste la única presión existente es la presión hidrostática. En un
fluido en movimiento además puede aparecer una presión hidrodinámica relacionada
con la velocidad del fluido.
Un fluido pesa y ejerce presión sobre
las paredes, sobre el fondo del recipiente que lo contiene y sobre la
superficie de cualquier objeto sumergido en él. Esta presión, llamada presión
hidrostática provoca, en fluidos en reposo, una fuerza perpendicular a las
paredes del recipiente o a la superficie del objeto sumergido sin importar la
orientación que adopten las caras. Si el líquido fluyera, las fuerzas
resultantes de las presiones ya no serían necesariamente perpendiculares a las
superficies.
PRENSA HIDRÀULICA
La prensa hidráulica es un mecanismo conformado
por vasos comunicantes impulsados por pistones de
diferentes áreas que, mediante una pequeña fuerza sobre
el pistón de menor área, permite obtener una fuerza mayor en el pistón de mayor
área. Los pistones son llamados pistones de agua, ya que son hidráulicos. Estos
hacen funcionar conjuntamente a las prensas hidráulicas por medio de motores.
El rendimiento de la prensa hidráulica guarda similitudes
con el de la palanca, pues se obtienen fuerzas mayores que las ejercidas
pero se aminora la velocidad y la longitud de desplazamiento, en similar
proporción.
DENSIDAD Y PESO ESPECÌFICO
Densidad:
La densidad, es una de las propiedades más
características de cada sustancia.
Es a masa de la unidad de volumen.
Se obtiene dividiendo una masa conocida de la sustancia
entre el volumen que ocupa.
Llamando m a la masa, y v al volumen,
la densidad, d, vale:
d= m/v.
Unidades.
En el Sistema Internacional la unidad de densidad es el
kg (Unidad de masa) entre el m3 (unidad de volumen). Es decir, el kg/cm3
Sin embargo es muy frecuente expresar la densidad en
g/cm3 (Unidad cegesimal).
Peso Especìfico:
El peso específico de una sustancia es el peso de la
unidad de volumen.
Se obtiene dividiendo un peso conocido de la sustancia
entre el volumen que ocupa.
Llamando p al peso y v al volumen, el
peso específico, Pc, vale:
Pc= p/v
Unidades.
Sistema Internacional.
La unidad de peso específico es el N/m3; es decir, el
newton (Unidad de fuerza y, por tanto, de peso) entre el m3 (Unidad de
volumen).
Sistema Técnico.
Se emplean el kp/m3 y el kp/dm3.
Sistema Cegesimal.
Se utilizaría la dina/cm3, que corresponde a la unidad
del sistema internacional.
EMPUJE
El empuje es una fuerza de
reacción descrita cuantitativamente por la tercera ley de Newton. Cuando un sistema expele
o acelera masa en una dirección
(acción), la masa acelerada causará una fuerza igual en dirección contraria
(reacción). Matemáticamente esto significa que la fuerza total experimentada
por un sistema se acelera con una masa que es igual y opuesto a m veces
la aceleración a, experimentada por la masa.
Ejemplos:
Un aviòn genera empuje adelante cuando la hèlice que gira, empuja el aire o
expulsa los gases expansivos del reactor,
hacia atrás del avión. El empuje adelante es proporcional a la masa del aire
multiplicada por la velocidad media del flujo de aire.
Similarmente, un barco genera empuje
adelante (o atrás) cuando la hélice empuja agua atrás (o adelante). El empuje
resultante empuja al barco en direcciòn contraria a la suma del cambio
de momento del agua que fluye a través de la
hélice.
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