Apuntes, resúmenes, trabajos, exámenes y ejercicios de Física de Universidad

Flotabilidad y Estabilidad en Fluidos

Flotabilidad

La flotabilidad es la tendencia de un fluido a ejercer una fuerza de soporte sobre un cuerpo colocado en el fluido. Dicho de otra manera, un cuerpo que esté en un fluido, ya sea en flotación o sumergido, se mantiene a flote por medio de una fuerza que es igual al peso del fluido desplazado. La fuerza de flotación actúa verticalmente hacia arriba a través del centroide del volumen desplazado.

Materiales de Flotación

El diseño de cuerpos flotantes requiere el uso de materiales ligeros que ofrecen un alto grado de flotabilidad. Además, cuando es necesario mover un objeto relativamente pesado mientras está sumergido en un fluido, suele ser deseable añadir flotabilidad para facilitar la movilidad.... Continuar leyendo "Fundamentos de Flotabilidad y Estabilidad en Fluidos: Principios Clave" »

Ondas Electromagnéticas

Las ondas electromagnéticas consisten en la propagación de energía por el espacio mediante oscilaciones (vibraciones) de campos eléctricos y magnéticos. Son producidas por cargas eléctricas aceleradas.

• Una onda, o movimiento ondulatorio, consiste en la propagación de una vibración a través del espacio.
• Una onda transporta energía, pero no materia: la oscilación de una carga eléctrica produce una onda electromagnética que transporta energía.
• La energía se propaga a una velocidad constante, siempre que el medio se mantenga uniforme. Las ondas electromagnéticas se propagan en el vacío a una velocidad constante c = 3 ·10⁸ m/s.

Magnitudes Características de las Ondas:

• Amplitud (A): Valor máximo de la vibración.

Energía Cinética de Rotación del Sólido Rígido Alrededor de un Eje: Teorema de la Energía

Consideremos un sólido rígido que gira alrededor de un eje fijo con una velocidad angular paralela a ese eje. La velocidad (v) del elemento de masa (dm) situado a una distancia (r) del eje de giro es v = ωr. La energía cinética de esta masa es dEc = ½ v² dm = ½ ω²r² dm. La energía cinética del sólido se obtendrá integrando los elementos de masa que lo componen. Teniendo en cuenta el momento de inercia (I) respecto al eje de giro, escribimos Ec = ½ Iω², que es la ecuación de la energía cinética de un sólido rígido alrededor de un eje.

El teorema de la energía muestra que el trabajo de las fuerzas internas es nulo si la distancia... Continuar leyendo "Energía Cinética de Rotación de un Sólido Rígido: Teorema de la Energía y Movimiento de Rodadura" »

Cuestionario de Bioelectromagnetismo y Electrodinámica

Principios Fundamentales y Energía Celular

Pregunta 35: Ecuación de Nernst

Según la ecuación de **Nernst**, el movimiento de iones se **debe** a la acción de dos fuerzas, donde una de ellas es:

1. Gradiente física
2. Gradiente Quimiosmótica
3. Gradiente Iónica
4. **Gradiente de Concentración**
5. Gradiente Química

Pregunta 42: Intercambio de Energía Celular

Interviene en los procesos de intercambios de energía en las células:

1. NAD
2. NADH
3. FAD
4. GTP
5. **ATP**

Pregunta 43: Proceso de Fosforilación

Proceso en el cual el **ATP** se hidroliza a **ADP**, rompiéndose un solo enlace y quedando libre un grupo fosfato que se transfiere a otra molécula:

1. Oxidación
2. **Fosforilación**
3. Reducción
4. Transporte activo
5. N.A.

Técnicas

Energía Térmica y Temperatura: Conceptos Clave

La energía térmica es la energía que posee un cuerpo debido al movimiento de las partículas que lo componen. Si la energía térmica de un cuerpo depende del movimiento o agitación desordenada de sus partículas, el problema que se les plantea a los científicos es cómo medir dicha agitación. Para ello, introducen la magnitud física que denominamos temperatura.

¿Qué es la Temperatura?

La temperatura es la magnitud física que indica la agitación o nivel térmico de un cuerpo. Si ponemos en contacto dos cuerpos, siempre existe un paso de energía térmica del cuerpo a mayor temperatura al que está a menor temperatura, aunque este tenga una masa mayor.

Escalas de Temperatura

La temperatura... Continuar leyendo "Energía Térmica y Temperatura: Conceptos Clave y Escalas de Medición" »

Teorema de la Energía Cinética

Supongamos que tenemos un cuerpo de masa m que sigue una trayectoria entre dos puntos. El trabajo realizado por la fuerza F entre dichos puntos es:

W = ∫F·dr = ∫m·a·dr = ∫m·dv/dt·dr = ∫m·v·dv = m·∫v·dv = m·v²/2 = m·[v₂²/2 - v₁²/2] = ½·m·[v₂² - v₁²] = ½·m·v₂² - ½·m·v₁² → Ec₂-Ec₁ = ΔEc

Donde:

• W es el trabajo realizado por la fuerza.
• F es la fuerza aplicada.
• m es la masa del cuerpo.
• a es la aceleración del cuerpo.
• v es la velocidad del cuerpo.
• v₁ es la velocidad inicial.
• v₂ es la velocidad final.
• Ec es la energía cinética.

Colisiones

Las colisiones son interacciones entre cuerpos. Su objetivo es relacionar las velocidades de los cuerpos antes y después del choque. Son colisiones elásticas... Continuar leyendo "Conceptos Fundamentales de la Mecánica Clásica: Energía, Colisiones y Leyes de Newton" »

Funcionamiento de Generadores y Motores Eléctricos

Generadores

En un generador, aplicamos energía mecánica en el eje, haciéndolo girar. Al moverse el conductor en el seno de un campo magnético, se inducen en los conductores fuerzas electromotrices (f.e.m.s) según la relación e = B · l · v. Cuando circula intensidad, aparece un par de fuerzas T = B · I · S que se oponen al movimiento, constituyendo el par mecánico resistente a vencer para producir energía eléctrica.

Motores

En un motor, hacemos circular intensidad de corriente por los conductores. En ese momento, aparece un par de fuerzas T = S · I · B que hacen girar la espira. En el momento que esta espira gira, tenemos unos conductores moviéndose en el seno de un campo magnético... Continuar leyendo "Funcionamiento y Características de Motores y Generadores Eléctricos" »

Momento angular, tensor de inercia y ejes principales

Pregunta principal: Para cualquier sólido, ¿es posible encontrar un eje de rotación tal que se verifique L = I · ω? Es decir, ¿puede el momento angular L tener la misma dirección que el eje de giro?

Planteamiento inicial

Consideremos un sólido que gira alrededor de un eje que pasa por su centro de masa (C.M.). El momento angular total viene dado por la suma de los momentos angulares de las partículas que componen el sólido. Si denotamos por r y ω los vectores de posición y velocidad angular respectivamente, entonces:

 L = Σ l_i = Σ (r_i × p_i) = Σ (r_i × m_i v_i)   (donde v_i = ω × r_i)

Desarrollando:

 L = Σ [ r_i × (ω × r_i) ] = Σ [ r_i^2 ω - (r_i · ω) r_i ]

Por tanto:... Continuar leyendo "Ejes de rotación y tensor de inercia: cuándo L = I·ω en sólidos rígidos" »

Introducción a la Dinámica: Momento Lineal e Impulso

El momento lineal o cantidad de movimiento de una partícula es un vector definido como p = m * v, donde m es la masa de la partícula y v su velocidad. Por lo tanto, el vector cantidad de movimiento de una partícula tiene siempre igual dirección y sentido que su velocidad, ya que la masa es siempre positiva.

Otra magnitud vectorial que debemos considerar es el impulso I de una fuerza, definido como I = F * Δt, vector que tiene igual dirección y sentido que la fuerza F.

Por otra parte, siempre que se aplica a una partícula o cuerpo aislado un impulso I, se produce una variación de su cantidad de movimiento, ΔP.

Principio de Conservación del Momento Lineal

El principio de conservación

Medidor másico térmico
Medidor de incremento
de Tª
- Consiste en aportar calor en un
punto de la corriente y medir la Tª
aguas arriba y aguas abajo.
- Si la velocidad del fluido fuese nula
no habría diferencia de Tª, pero al
existir velocidad la diferencia de Tª
es proporcional al flujo másico
existente.
- Lo más común es el diseño en bypass.
- Precisión: 1%

Medidor de Coriolis
! Medidor másico. Se basa en que la aceleración
absoluta de un móvil es la resultante de la
relativa, la de arrastre y la de Coriolis
! Tres bobinas electromagnéticas forman el
sensor:
- La bobina impulsora hace vibrar los (dos)
tubos, sometíéndolos a un movimiento
oscilatorio de rotación alrededor del eje OO’.
Vibran a la frecuencia de resonancia
(menos energía),... Continuar leyendo "Principios de Funcionamiento y Aplicaciones de Medidores de Flujo Másico" »