Apuntes, resúmenes, trabajos, exámenes y problemas de Física

Viscosidad, Tensión Superficial y Capilaridad en Fluidos

Viscosidad

La viscosidad es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales. Se manifiesta en fluidos en movimiento y es una característica principal de la mayoría de los productos lubricantes. Los cambios de temperatura afectan la viscosidad, generando cambios en el mismo. Al aumentar la temperatura, disminuyen las fuerzas de cohesión del líquido y, por lo tanto, la viscosidad disminuye. La viscosidad de un fluido se expresa cuantitativamente mediante el coeficiente de viscosidad (η), característico de cada sustancia fluida. Su unidad es el Pa·s (Pascal por segundo). Su fórmula es:

donde F es la fuerza, e es el espesor, v es la velocidad y A es el área de contacto.... Continuar leyendo "Explorando la Viscosidad, Tensión Superficial y Capilaridad en Fluidos" »

Trabajo Mecánico (W)

El trabajo mecánico es una magnitud escalar que representa la transferencia de energía de un cuerpo a otro. Su unidad de medida es el Joule (J), donde 1 J = N * m (1 Joule = Newton * metro).

Se calcula mediante la fórmula:

W = F * ΔX * cos(α)

Donde:

• F es la fuerza aplicada.
• ΔX es el desplazamiento (distancia final - distancia inicial).
• α es el ángulo entre la fuerza y el desplazamiento.

Trabajo y Dirección de la Fuerza

El trabajo realizado depende del ángulo formado entre los vectores de fuerza y desplazamiento:

1. Trabajo Positivo: Ocurre cuando el ángulo es agudo (menor a 90°). El trabajo máximo se da cuando cos(0°) = 1.
2. Trabajo Nulo: La fuerza es perpendicular al desplazamiento (ángulo de 90°). En este caso, W = 0.

Conceptos Fundamentales de la Física

Definición de Fuerza

La fuerza es toda acción o causa que modifica el estado de reposo o movimiento de los cuerpos, o que produce una deformación en ellos.

Leyes de Newton del Movimiento

Las leyes de Newton son principios fundamentales que describen el movimiento de los objetos y las fuerzas que actúan sobre ellos.

Primera Ley de Newton: Principio de Inercia

Todo cuerpo permanecerá en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme si las fuerzas aplicadas sobre él se equilibran mutuamente, o bien si no existe ninguna fuerza neta aplicada sobre él.

Segunda Ley de Newton: Principio de Aceleración

La aceleración que experimenta un cuerpo es proporcional a la fuerza que la produce.

Tercera Ley de

Conceptos Fundamentales de la Mecánica

Cinemática: Descripción del Movimiento

Trayectoria

Es la línea que describe el movimiento de un objeto.

Desplazamiento

Es la distancia en línea recta entre la posición inicial del objeto y la posición final.

Magnitudes Escalares

Son aquellas que solo necesitan de un número y de una unidad para quedar especificadas, por ejemplo: temperatura, espacio, tiempo, masa.

Magnitudes Vectoriales

Son aquellas que, además de lo anterior, necesitan una dirección y un sentido para quedar especificadas, por ejemplo: velocidad y fuerza.

Componentes de un Vector

• Origen: Extremo que no lleva la flecha.
• Dirección: Es la línea sobre la que se sitúa el vector.
• Sentido: Es el indicado por la flecha.

Movimiento Rectilíneo Uniforme

Resistencia de Materiales

Objetivo

El objetivo principal de la Resistencia de Materiales es determinar los esfuerzos (fuerza por unidad de superficie) que se originan en los distintos puntos de un cuerpo cuando sobre éste actúa un sistema de fuerzas cualquiera.

Viga

Una viga es un sólido engendrado por una sección plana S, cuyo centro de gravedad recorre una curva C, manteniéndose el plano de la sección normal a la curva.

Tipos de vigas:

• Alabeada: Curva C alabeada.
• Plana: Curva C plana.
• Recta: Curva C recta.

Hipótesis de la Resistencia de Materiales

1. Las ecuaciones de equilibrio se escriben considerando la forma de la viga o estructura antes de la deformación.
2. Principio de Saint-Venant: Las tensiones, y por lo tanto las deformaciones, de una zona

Fuerza: Causa de que un cuerpo cambie su velocidad o se deforme. Es un vector (Punto de aplicación: donde aplicamos la fuerza, Dirección: dirección de aplicación de la fuerza, Módulo: Newton Kg: 1kg=9.8 N~10N) KILO=peso de la masa de 1Kg. Masa=Kg Peso=Kilos

Leyes de Newton

Primera Ley de Newton (Ley de la Inercia)

Todo cuerpo tiende a mantener su estado de reposo o velocidad constante siempre y cuando no haya fuerzas aplicadas sobre él, o bien que la suma de las fuerzas sea 0. Los cuerpos tienden a estar quietos o a velocidad constante. Esto se llama INERCIA. La causa de esta es la masa del cuerpo.

Segunda Ley de Newton (Ecuación Fundamental de la Mecánica)

Si aplico una fuerza en un cuerpo, la aceleración tendrá la misma dirección... Continuar leyendo "Fundamentos de la Mecánica Newtoniana: Fuerza, Movimiento y Dinámica del Cuerpo Rígido" »

Estabilidad del Núcleo Atómico

Las fuerzas nucleares son atractivas, de gran intensidad y de muy corto alcance. No dependen de la carga eléctrica. Ligan a los protones y neutrones entre sí, así como entre protones y neutrones.

Principios de la Relatividad Especial

Dilatación del Tiempo

La dilatación del tiempo (Δt = γΔt') implica que el tiempo transcurre más lentamente para un observador O' que se mueve junto con una nave, en comparación con un observador O en reposo.

Contracción de la Longitud

La contracción de la longitud establece que la longitud de un objeto, medida desde un sistema de referencia respecto al cual el objeto se mueve, resulta contraída en un factor de 1/γ en la dirección del movimiento, en relación con su valor... Continuar leyendo "Fundamentos Esenciales de Física: Cuántica, Relatividad y Estructura Atómica" »

¿Qué estudia la cinemática?

Problemas Resueltos de Cinemática y Dinámica

Problema 1: Cálculo de Velocidad Media

Un vehículo recorre diferentes tramos con las siguientes características:

• 30.0 minutos a 80.0 km/h
• 12.0 minutos a 100 km/h
• 45.0 minutos a 40.0 km/h
• 15.0 minutos de descanso para almorzar

Calculamos la distancia recorrida en cada tramo:

• d₁ = v₁ ⋅ t₁ = 80 km/h ⋅ (30/60) h = 40.0 km
• d₂ = v₂ ⋅ t₂ = 100 km/h ⋅ (12/60) h = 20.0 km
• d₃ = v₃ ⋅ t₃ = 40 km/h ⋅ (45/60) h = 30.0 km

La distancia total recorrida es:

d_total = d₁ + d₂ + d₃ = 40.0 km + 20.0 km + 30.0 km = 90.0 km

El tiempo total empleado es:

t_total = t₁ + t₂ + t₃ + T_descanso = 30 min + 12 min + 45 min + 15 min = 102 min = 1.7 h

La velocidad media es:

v_media = d_total / t_total ≈ 90.0 km / 1.7 h ≈ 52.9 km/h

... Continuar leyendo "Problemas Resueltos de Física: Cinemática y Dinámica" »