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

Modelos atómicos

Thomson: El átomo estaba constituido por una esfera de materia positiva dentro de la cual se encontraban los electrones que neutralizaban la carga.

Rutherford

Rutherford bombardeó con partículas una lámina metálica y colocó una pantalla para observar los impactos. Concluyó que todos los átomos están formados por un núcleo y una corteza. En el núcleo, mucho menor que el radio del átomo, se encuentran los protones y casi toda la masa; el resto del átomo está casi vacío. A gran distancia orbitan los electrones.

Inconvenientes: Este modelo contradice las ecuaciones de Maxwell y no explicaba los espectros atómicos.

Bohr

Postulados de Bohr:

• Cuando un electrón gira en una órbita estacionaria no emite energía; la órbita

Energía Cinética de Rotación

Si un cuerpo de masa m se desplaza con una determinada velocidad, la energía asociada al movimiento, conocida como energía cinética K, se define como:

[Fórmula de Energía Cinética Traslacional: K = ½mv²]

Cuando se trata de un movimiento de rotación, la velocidad de cada elemento de masa mᵢ del cuerpo tendrá una magnitud dada por:

[Fórmula de Velocidad Tangencial: vᵢ = rᵢω]

donde rᵢ es la distancia al eje de giro y ω (omega) se denomina la magnitud de la velocidad angular del cuerpo.

La energía cinética total del cuerpo en rotación será la suma de las energías cinéticas de sus partes, es decir:

[Fórmula de Suma de Energías Cinéticas: K = Σ(½mᵢvᵢ²)]

Sustituyendo la expresión de la... Continuar leyendo "Fundamentos de la Dinámica Rotacional: Energía Cinética, Torque y Movimiento de Cuerpos Rígidos" »

Cuantificación de la radiación de la dualidad onda-corpúsculo. Catástrofe ultravioleta. Es un fallo de la teoría clásica del electromagnetismo al explicar la emisión electromagnética de un cuerpo en equilibrio térmico con el ambiente. Se busco una radiación as centrada q la radiación electromagnética de un cuerpo caliente: emisión de un cuerpo negro. Se estudio q al calentar un cuerpo negro la luz ya no se reflejaba. Física clásica: todas las longitudes de onda pueden emitir energía. La energía es proporcional a la longitud de onda.Ley de Stefan-Boltzman.Las frecuencias estaban entre lo visible y lo ultravioleta y no había manera de explicarlo.Ley de Rayleigh-Jeans. Predecía una intensidad que siempre crecía con la frecuencia.... Continuar leyendo "Fundamentos de la Cuantificación: De la Catástrofe Ultravioleta a la Dualidad Onda-Corpúsculo" »

Campo Magnético de un Dipolo Puntual

El vector campo magnético de un dipolo magnético puntual se encuentra contenido en planos específicos, como se ilustra a continuación:

Movimiento de Partículas Cargadas en Campos Eléctricos y Magnéticos

Cuando una partícula cargada negativamente entra en una región donde actúan un campo eléctrico (E) y un campo magnético (B), ambos constantes y ortogonales entre sí y a la trayectoria de la partícula, la relación que debe existir entre ambos campos para que la partícula no se desvíe es:

El Efecto Hall

El efecto Hall en una placa conductora se cuantifica como una diferencia de potencial (voltaje Hall) que es función del campo magnético (B) aplicado, de la dimensión de la placa perpendicular

Aplicaciones de la Termodinámica

La termodinámica se encuentra en numerosos sistemas de ingeniería y otros aspectos de la vida cotidiana. Por ejemplo, el corazón bombea sangre constantemente a todo nuestro cuerpo, y en el hogar encontramos aplicaciones como el refrigerador o la olla de presión.

Propiedades de un Sistema Termodinámico

Algunas propiedades fundamentales de un sistema termodinámico incluyen la presión (P), la temperatura (T), el volumen (V) y la masa (m).

Densidad y Densidad Relativa

Densidad

La densidad (ρ) se define como la masa por unidad de volumen.

ρ = m / V (kg/m³)

Densidad Relativa

La densidad de una sustancia a menudo se expresa en relación con la densidad de una sustancia de referencia bien conocida (generalmente agua... Continuar leyendo "Conceptos Fundamentales de Termodinámica y Transferencia de Energía" »

Diagrama de Cuerpo Libre

El diagrama de cuerpo libre es una representación gráfica esencial para físicos e ingenieros, utilizada para analizar las fuerzas que actúan sobre un cuerpo. Aunque comúnmente se le llama diagrama de fuerzas, el término preciso es diagrama de fuerzas sobre un cuerpo libre o diagrama de fuerzas de sistema aislado. Este método ayuda a identificar las fuerzas y momentos cruciales para resolver problemas de movimiento y analizar fuerzas internas en estructuras.

Fuerza Cortante

La fuerza cortante es la suma algebraica de todas las fuerzas externas perpendiculares al eje de una viga o elemento estructural, actuando a un lado de la sección considerada. Se considera positiva si la parte izquierda de la sección tiende... Continuar leyendo "Análisis de Fuerzas en Diagramas de Cuerpo Libre" »

Aprovechamiento de la Energía Solar de Baja Temperatura

1. Introducción: Todas las energías renovables provienen del sol, siendo este el responsable de todas las formas de vida. La energía solar puede utilizarse como energía de baja temperatura (<100ºC) para agua caliente sanitaria (ACS) y calefacción en viviendas y edificios.

2. Naturaleza y Disponibilidad de la Radiación Solar

La energía solar tiene su origen en las reacciones nucleares de fusión en el sol, produciendo una pérdida de masa. La potencia total del sol es de 3.85E26 W, y la que llega a la Tierra es: Go (constante solar) = Ptot / 4π(1.5E11)² = 1362 W/m². Go varía según la época del año. De la energía que llega a la atmósfera, se refleja 1/3, entrando entonces... Continuar leyendo "Aprovechamiento de la Energía Solar de Baja Temperatura: Fundamentos y Aplicaciones" »

Modelos Atómicos Fundamentales

El Modelo Atómico de Rutherford

Rutherford realizó un experimento de bombardeo con partículas alfa sobre una lámina metálica delgada, utilizando una pantalla para observar los impactos.

Postuló que todos los átomos están formados por un núcleo y una corteza. En el núcleo, que es mucho menor que el radio del átomo, se encuentran los protones y casi toda su masa. El resto del átomo está casi vacío. A gran distancia se encuentran los electrones orbitando.

Inconvenientes del Modelo de Rutherford

• Contradecía las leyes del electromagnetismo de **Maxwell** (un electrón en órbita debería emitir energía y colapsar).
• No explicaba los **espectros atómicos** discretos.

Los Postulados de Bohr

Bohr postuló:

1. Cuando

Interacción y energía en física

Interacción

Interacción: Acción recíproca entre 2 o más objetos, sustancias, personas o agentes.

Fuerza (1 N = 1 kg·m/s²)

Fuerza: Forma matemática de expresar una interacción; existen tantos tipos de fuerza como interacciones. Es una acción que ejerce un cuerpo sobre otro, expresada de manera matemática.

Interacción gravitatoria

Interacción gravitatoria: De largo alcance, asociada a la masa. Responsable de los movimientos de los astros y del peso de los cuerpos. Solo actúa por atracción.

Fórmula: F = G·m1·m2 / r²

Interacción electromagnética

Interacción electromagnética: Asociada a la carga eléctrica, que es una característica de las partículas de materia. La interacción eléctrica se refiere... Continuar leyendo "Interacción y Energía en Física: Fuerzas, Presión, Peso y Calor" »

CONTROL MONOARTICULAR PD/PID

El termino k se ha introducido para que la salida del regulador R(s) sea directamente el par ζ de entrada a la articulación. La señal de control en los accionamientos sera:                                                

Esta ley de control permite calcular el par que se pretende que den  los actuadores del robot.                                                                                Haciendo uso de la ecuación que establece el comportamiento dinámico de una articulación                                               se tiene:

Considerando... Continuar leyendo "Optimización del Control Monoarticular PD/PID en la Dinámica de Articulaciones Robóticas" »