jueves, 26 de julio de 2012

Carácter Vectorial de la fuerza.

Primero, toda fuerza está representada por magnitudes vectoriales, las que en el plano cartesiano son flechas.


Dirección de la Fuerza: corresponde a la recta en que se mueve dicha fuerza ya sea este u oeste.


Sentido de la Fuerza: indica hacia dónde se mueve la fuerza, puede ser arriba, abajo, izquierda o derecha. Se representa por la punta de la flecha.


Magnitud del Desplazamiento: es la medida escogida para la representación de la fuerza en el plano.


Punto de partida de la Fuerza: lugar dónde partirá la fuerza.


                        

Elasticidad de un Material.

En física el término elasticidad corresponde a la capacidad de un material para deformarse, es decir, se le aplica una fuerza y que éste sea capaz de volver a su estado inicial sin sufrir un cambio físico.
                                            

Cuerpos Elásticos.

-Un cuerpo elástico es aquel que luego de aplicarle una fuerza, no presenta deformaciones permanentes, es decir son completamente reversibles

Ejemplos de cuerpos elásticos son:






Fuerzas Restauradoras

Las fuerzas restauradoras o bien opositoras, son aquellas que se oponen a la deformación de un material, éstas dependen de la elasticidad del material.

Se llaman fuerzas restauradoras ya que tienden a restaurar la forma del material u objeto al cual se le está aplicando una fuera externa.          
                                                           



Relación entre fuerza sobre un resorte y elongación.

-Su sentido de elongación es opuesto a la dirección de la fuerza restauradora. 
Por otro lado mientras más fuerza se le aplique al cuerpo más va a ser su grado de elongación.

Tipos de resortes: 

- Tracción: La fuerza restauradora se manifiesta al aumentar el tamaño del resorte.

- Comprensión: La fuerza restauradora se manifiesta al disminuir el tamaño del resorte. 


Constante de elasticidad

En el ejemplo se puede apreciar que al resorte (b) se le está aplicando una fuerza m, la fórmula para expresar esto es: 

Fm= K * X   Donde K,constante de proporcionalidad, es la constante de elasticidad del resorte y no varía ni en función de m o bien de x.


                                 

Ley de Hooke


Ley de Hooke:

La cantidad de estiramiento o de compresión (cambio de longitud), es directamente proporcional a la fuerza aplicada. *Esta ley es válida sólo en el rango de elasticidad del material.*  









Aplicación de la Ley de Hooke

La ley antes mencionada tiene varias aplicaciones, dentro de las que están: 

Dinamómetro:  Su base es un resorte, por lo que frente a cualquier estiramiento variará su tamaño, lo cual se cumple en una relación directamente proporcional.
                                           

 

lunes, 25 de junio de 2012

Sistema de coordenandas

Se define como un conjunto de valores y puntos que permiten definir la posición de un objeto en el plano o en el espacio.

Está formado por ejes ortogonales (forman ángulos de 90°) también se llama plano cartesiano, lo que finalmente forma una "cuadrícula"

a.- Sistema de coordenadas en un plano

- Requiere 2 ejes: uno horizontal (abscisas) y uno vertical (coordinadas) (x,y)


b.- Sistema de coordenadas en el espacio

- Requiere 3 ejes: eje X y eje Y y además un eje Z, que generalmente corresponde a la altura



Marco de referencia


En física, un marco o sistema de referencia es una
herramienta que permite efectuar mediciones para compararlas entre sí.
      Ej: para medir posiciones en el plano, se suele utilizar un par de ejes ordenados
      Para medir efectuar cálculos de tiempo en astronomía se suele utilizar el Tiempo Universal, que corresponde a la hora del meridiano de Greenwich, en Inglaterra.
  •                        

Cuerpos en movimiento



Para describir el movimiento de un cuerpo, primero debemos establecer un marco de referencia en esté caso sería el hombre (observador) el cual se sitúa en el origen del sistema de ejes coordinados.
Si el hombre ve que el auto avanza, eso se llama movimiento absoluto

Relatividad del Movimiento









Relatividad y transformaciones de Galileo



Galileo Galilei, utilizó el ejemplo de una piedra cayendo desde el mastil de un barco siendo vista por dos personas, una se encontraba dentro del barco y la otra en la orilla, para explicar la relatividad del movimiento


Conclusión de Galileo: Todo experimento que se realice en un recinto aislado que se mueve en linea recta y a rapidez constante, será igual a uno realizado en un sistema en reposo.


Ej: Una persona que viaja en un barco (en línea recta y a velocidad constante) verá la piedra caer del mástil en forma vertical, al igual que una persona ve caer una manzana desde un árbol




Las transformaciones de Galileo



En este caso, ocurre el desplazamiento a lo largo del eje x, a una velocidad (V) constante,  por lo que las coordenadas de O' serían:

Y' sería igual al valor de Y, ya que la altura no varía 
Z' sería igual al valor de Z
V' sería igual que V, ya que la velocidad es constante
X' sería igual a: X-VxT

Si quisiéramos calcular O respecto de O', sería de la misma forma, sólo que al calcular X quedaría:
X' + V x T

(T= Tiempo)










Movimiento relativo

El movimiento siempre es un concepto relativo porque debe referirse a un sistema de referencia o referencial particular escogido por el observador. Puesto que diferentes observadores pueden utilizar referenciales distintos.


Ej: Para una persona que se encuentra en el andén, ve pasar el tren a una determinada velocidad
Pero para una persona que va dentro del vagón (si el tren se moviera en linea recta y a velocidad constante) no sentiría el movimiento del tren, por eso se dice que el movimiento es relativo, ya que depende del marco de referencia o en otras palabra "del punto de vista como se mire"

Trayectoria

Como trayectoria definiremos a la sucesión de posiciones que va ocupando un cuerpo, dicho camino puede ser recto o curvo. 
                                         

                             

Desplazamiento

Desplazamiento corresponde a la distancia entre la posición inicial y final, independiente a la trayectoria o distancia recorrida en ciertos casos.
Es representada por un vector.


 Ej: una pista de atletismo.
un corredor da una vuelta completa (400 m) y vuelve a la posición de donde partió.
El desplazamiento en este caso será nulo ya que la distancia entre la posición inicial y final es 0


                                   

Rapidez

La rapidez es una magnitud escalar ( se describe con un valor y unidad)
Rapidez Media.
La cual podríamos entender como el cociente entre la distancia recorrida por un cuerpo y el tiempo en el cual recorrió dicha distancia. Es la media de todas las rapideces instantáneas.
Su unidad de medida es el m/s


Rapidez Instantánea.
Rapidez en un instante cualquiera.


Rapidez Constante.
Cuando al moverse en determinado tiempo, la rapidez no varía.

Velocidad

La velocidad es una unidad vectorial ( valor, unidad y dirección) que relaciona un cambio de posición con el tiempo.
Se calcula dividiendo una longitud entre un tiempo 
                           


Velocidad Media.
Corresponde al cambio de posición y el tiempo que demoró en efectuarlo.


Velocidad Instantánea.
Se da cuando a la rapidez instantánea yo le agrego una dirección.


Dirección de la Velocidad.
En el caso de movimientos rectilíneos en un plano. Es muy sencillo si te mueves a la derecha tu dirección sera positiva, a la izquierda tu dirección sera negativa.

Adición de velocidades


Suponemos que el tren viaja a una velocidad de 100km/hr y que la velocidad de la pelota lanzada por una persona que va en el vagón es de 10km/hr

Entonces: Si consideramos al tren como marco de referencia, éste se encuentra en reposo para la persona que lanza la pelota por lo que la velocidad de la pelota respecto del tren es de 
10km/hr

Ahora, para determinar la velocidad de la pelota, respecto de la persona que observa desde afuera, debemos sumar las velocidades, entonces:

Velocidad de la pelota: 10km/hr + Velocidad del tren: 100km/hr

Velocidad total: 110km/hr 

Conclusiónes:

- La velocidad de la pelota respecto de la persona que va en el tren es de 10km/hr
- La velocidad de la pelota respecto de la persona que observa desde fuera es de 110km/hr

Velocidad relativa

Debido al caracter relativo de la velocidad, un objeto puede aparentar tener un movimiento para un observador y otro movimiento diferente para otro observador, dependiendo de cómo se muevan los observadores uno con respecto a otro.




  • Es utilizada para calcular la velocidad absoluta de un punto, tomando como referencia la velocidad de otro punto.
Ejemplo:

La velocidad relativa de un punto "A" sobre un punto "B" es la velocidad a la cual el móvil "B" ve moverse al móvil "A"  

Velocidad de la Luz y la relatividad de Einstein



A comienzos del siglo XX, el científico Albert Einstein publica la conocida "teoría de la relatividad" en la  cual dice que la velocidad de la luz es una constante en el universo, esto significa que, ningun objeto en el Universo se mueve más rápido que la luz

Según la Mecánica Clásica, (utilizando el ejemplo previo) la velocidad de la pelota respecto del observador que se encuentra fuera del tren, es igual a la velocidad de la pelota + la velocidad del tren



Segun la teoría de la relatividad de Einstein, esto no es así

Supongamos que este auto viaja a 100km/hr y sus focos emiten luz a la velocidad de la luz (300.000 km/s)
Entonces, según la mecánica clásica, la velocidad de los focos, respecto de un observador que ve pasar el auto desde el borde de la carretera sería igual a:

100kn/hr + 300.000km/s lo que obtendría por resultado un número mayor a la velocidad de la luz, por lo que  estaría incorrecto, ya que la luz es lo más rápido en el universo


Velocidad Constante

Para entender un poco mejor lo que es la velocidad constante, aclararemos que la velocidad es un vector y posee dirección, sentido, punto de aplicación y módulo.
La velocidad es constante cuando el módulo no varía en función de ningún otro factor.


 Ej: Un auto recorre en 1 hora 90 Km, es decir hablamos de una velocidad de 90 Km/h, por lo que , en 2 horas el auto habrá recorrido 180 Km y así sucesivamente.


                         

Aceleración

La aceleración mi como de rápidos son los cambios de velocidad.




  • Aceleración grande ------> Velocidad cambia rápidamente
  • Aceleración pequeña ----> Velocidad cambia lentamente
  • Aceleración cero ----------> Velocidad no cambia
La aceleración nos dice COMO CAMBIA LA VELOCIDAD NO COMO ES.




lunes, 14 de mayo de 2012

Dispersión Cromática.



Dispersión cromática es el "espectro de colores" que resulta 


de la luz blanca al atravesar un medio.




Por ejemplo el arco iris es una dispersión cromática que se 

produce al atravesar la luz solar las gotas de 

agua.

Este efecto se debe a que la velocidad de la luz al atravesar 

un medio depende de la longitud de onda y cada 

longitud de onda se corresponde unívocamente con un 

"color".




Espectro Electromagnético

¿Qué es?
El Espectro Electromagnético es una agrupación de ondas que van desde las ondas con mas a las con menos longitud.


Entre estas están: las ondas de radio, las microondas, las infrarrojas, la luz visible, la luz ultravioleta y los rayos X


Tabla de las ondas del espectro electromagnético (longitud de onda, frecuencia, energía) - Electrónica Unicrom

El Ojo y la Visión.



Ojo ¿Que es?
Es un órgano que detecta la luz





ollo

¿Qué es la visión?
Es la capacidad de interpretar nuestro entorno gracias a los rayos de luz que llegan al ojo





El Oído y la Audición.

¿Qué es el oído?
Es un órgano cuya función es captar los sonidos y transportarlos al cerebro.


¿Que es la audición?
Es la percepción de la ondas sonoras que se propagan por el espacio.



Infrasonido y sus Aplicaciones.

Los Infrasonidos al contrario de los Ultrasonidos, son aquellos que poseen frecuencias menores a los 20(Hz).A pesar que también son considerados aquellos con frecuencias menores a lo 30(Hz).


Se abarca generalmente en las vibraciones de líquidos y ases, no así en la de sólidos debido a su problemática( vibraciones mecánicas).


 Características: 
-Difíciles de concentrar.
-Ondas de formas esférica.
-Emisores generalmente de mala calidad.
-Menor absorción que altas frecuencias, dependiendo también del viento y del gas en que viajen.
-Tienen una menor atenuación lo que les permite llegar más lejos.




Aplicaciones.


Los infrasonidos son perfectos para la detección de objetos, debido a su escala de absorción.
El infrasonido también está presente en la comunicación de elefantes.


Los elefantes se comunican a largas distancias y con mucha precisión e ahí cuando ocupan el infrasonido.
No les causa ningún daño ni trauma y se debe a que sus oídos están mas cerca.
Esto tiene directa relación con las longitudes de onda, se pueden perciben longitudes de onda del tamaño de nuestro cuerpo y como las longitudes de los infrasonidos son grandes se deduce que ellos pueden emitir y percibir los infrasonidos.   


                          

 En la Salud.
 Otra de las aplicaciones de los infrasonidos puede ser para la atenuación o eliminación de casos perjudiciales para la salud y/o bienestar, aunque el cuerpo no los percibe si los padece, llegando a sentir náuseas, mareo, incluso escalofríos.
                                



Ultrasonido y sus Aplicaciones

Para partir el Ultrasonido, corresponde a frecuencias por encima del umbral humano (20Hz).
El Ultrasonido presenta frecuencias sobre los 20.000(Hz) 
El suceso fue descubierto por Galton, quién investigó sobre este tipo sonido, inaudible por el ser humano. 


Aplicaciones:


Medicina y Biología.
-El mas conocido es la ecografía, funciona de manera que las ondas ultrasónicas pasan a través del paciente ahí se produce el fenómeno del eco, de modo que, las ondas reflejadas se mostrarán en la pantalla. 
*Uno puede notar que los médicos antes de realizar el examen ponen un gel, este sirve como protector para que no ocurra una reflexión excesiva de ultrasonidos* 


                                


Aplicaciones Técnicas.
Hay muchas pero algunas de ellas son detectores de defectos en piezas metálicas, apertura automática de puertas, etc...


Aplicaciones Químicas.
Activan ciertos compuestos para acelerar las reacciones químicas.


Aplicaciones Físicas.
Principalmente el estudio de la propagación del ultrasonido en algún material.


Tratamiento de productos alimenticios.
-Lo interesante es que el las ondas ultrasónicas logran destruir la membrana celular de los organismos peligrosos. Esta técnica no es para todos los alimentos.
-Otra técnica es para la limpieza del agua, específicamente en los filtros de agua, pudiendo producir burbujas y que éstas limpien el filtro, permitiendo así que el agua que pase esté mas limpia. 


Guiado y Sondeo.
-Principalmente para la acústica submarina, navegación submarina, detección de bancos de pescado, etc...
-En la naturaleza es usado por los murciélagos a modo de radar




                       







sábado, 21 de abril de 2012

Reflexión total interna

Reflexión interna total es el fenómeno que se produce cuando un rayo de luz, atravesando un medio de índice de refracción n2 menor que el índice de refracción n1 en el que éste se encuentra, se refracta de tal modo que no es capaz de atravesar la superficie entre ambos medios reflejándose completamente.



Rayos Principaes y Formación de imágenes en Lentes



Para estudiar la formación de imágenes por lentes, es necesario mencionar algunas de las características que permiten describir de forma sencilla la marcha de los rayos.
  • Plano óptico. Es el plano central de la lente.
  • Centro óptico O. Es el centro geométrico de la lente. Tiene la propiedad de que todo rayo que pasa por él no sufre desviación alguna.
  • Eje principal. Es la recta que pasa por el centro óptico y es perpendicular al plano óptico.
  • Focos principales F y F' (foco objeto y foco imagen, respectivamente). Son un par de puntos, correspondientes uno a cada superficie, en donde se cruzan los rayos (o sus prolongaciones) que inciden sobre la lente paralelamente al eje principal.
  • Distancia focal f. Es la distancia entre el centro óptico O y el foco F.
  • Lentes convergentes. Para proceder a la construcción de imágenes debidas a lentes convergentes, se deben tener presente las siguientes reglas:
Cuando un rayo incide sobre la lente paralelamente al eje, el rayo emergente pasa por el foco imagen F'. Inversamente, cuando un rayo incidente pasa por el foco objeto F, el rayo emergente discurre paralelamente al eje. Finalmente, cualquier rayo que se dirija a la lente pasando por el centro óptico se refracta sin sufrir ninguna desviación.
Lente convergente
Cuando se aplican estas reglas sencillas para determinar la imagen de un objeto por una lente convergente, se obtienen los siguientes resultados:
- Si el objeto está situado respecto del plano óptico a una, la imagen es real, invertida y de menor tamaño.
- Si el objeto está situado a una distancia del plano óptico igual a 2f, la imagen es real, invertida y de igual tamaño.
- Si el objeto está situado a una distancia del plano óptico comprendida entre 2f y f, la imagen es real, invertida y de mayor tamaño.
- Si el objeto está situado a una distancia del plano óptico inferior a f, la imagen es virtual, directa y de mayor tamaño.
Lentes divergentes.
La construcción de imágenes formadas por lentes divergentes se lleva a cabo de forma semejante, teniendo en cuenta que cuando un rayo incide sobre la lente paralelamente al eje, es la prolongación del rayo emergente la que pasa por el foco objeto F. Asimismo, cuando un rayo incidente se dirige hacia el foco imagen F' de modo que su prolongación pase por él, el rayo emergente discurre paralelamente al eje. Finalmente y al igual que sucede en las lentes convergentes, cualquier rayo que se dirija a la lente pasando por el centro óptico se refracta sin sufrir desviación.
Aunque para lentes divergentes se tiene siempre que la imagen resultante es virtual, directa y de menor tamaño, la aplicación de estas reglas permite obtener fácilmente la imagen de un objeto situado a cualquier distancia de la lente.
Construcción gráfica de imágenes en las lentes convergentes
¤ Imágenes reales, son aquellas capaces de ser recibidas sobre una pantalla ubicada en tal forma de que entre ella y el objeto quede la lente.
¤ Imagen virtual, está dada por la prolongación de los rayos refractados, no se puede recibir la imagen en una pantalla.
1º. El objeto está a una distancia doble de la distancia focal. La imagen obtenida es: real, invertida, de igual tamaño, y también a distancia doble de la focal.
2º. El objeto está a distancia mayor que el doble de la distancia focal. Resulta una imagen: real invertida, menor, formada a distancia menor que el objeto.
3º. El objeto está entre el foco y el doble de la distancia focal. La imagen obtenida es: real invertida, mayor, y se forma a mayor distancia que el doble de la focal.
4º. El objeto está entre el foco y el centro óptico. Se obtiene una imagen: virtual, mayor, derecha, formada del lado donde se coloca el objeto.
5º. El objeto está en el foco principal, no se obtiene ninguna imagen.





Clasificaciones de Lentes.

1.-Lentes convergentes: Son cuerpos transparentes, con ambas superficies curvas y el centro más ancho que los extremos.
Hacen converger la luz en un punto




2.-Lentes divergentes: Son también cuerpos transparentes, sus extremos son más anchos que su centro
Hacen diverger los puntos y formar un foco virtual.                                         
 
                            

Indice de Refracción y Velocidad de la Luz

El índice de refracción es un número sin unidad de medida, ya que es el cociente entre velocidades, este se calcula así


Velocidad de la luz en el vacio : Velocidad de la luz en el medio por el cual se propaga


Algunos índices de refracción de la luz: (Considerándose a 0°C)


Vacío: 1
Aire: 1,00029
Agua: 1,333
Vidrio Típico: 1,52
Diamante: 2,42




VELOCIDAD DE LA LUZ EN EL VACÍO: 299.792.458 m/s


Ahora: Cómo podríamos calcular la velocidad de la luz en el agua, por ejemplo, sabiendo que la velocidad de la luz en el vacío es de 299.792.458 m/s


Sabemos que el índice de refracción del agua es 1,333
 y que eso se calculaba


Velocidad en el vacío : Velocidad de la luz del agua (x) = 1,333


Para poder calcular la velocidad del agua:


Velocidad en el vacío : 1,333 = Velocidad de la luz en el agua aprox. 225.000.000 m/s

Refracción de la luz

La refracción de la luz es un fenómeno que consiste básicamente en el cambio de dirección de la luz, al pasar de un medio a otro, y esto se debe al cambio de velocidad que se produce al cambiar de medio.




*Los ángulos de incidencia y de refracción son directamente proporcionales*


Rayos Principales y Formación de Imágenes en Espejos Curvos

En el caso de los espejos curvos los rayos que se reflejan no serán en el mismo ángulo a los rayos de incidencia. En los espejos curvos la recta es perpendicular a la tangente que pasa por cada punto de la curvatura.
A)Espejos Cóncavos o Convergentes: Una particularidad de este tipo de espejos es que pueden producir lo que conocemos como Foco(F) (concentración de la luz en un sólo punto), la luz converge en este foco. 

B)Espejos Convexos o Divergentes: En este tipo de espejos los rayos no convergen en un mismo punto si no que se alejan unos de otros, de ahí el nombre divergentes.Si se prolongan los rayos reflejados por el espejo notaremos que se juntan detrás de él a esto se le llama Foco Virtual.


               

Imágenes en Espejos Planos Angulares


Se conoce como espejos angulares a aquellos espejos 

planos que se encuentran formando cierto ángulo entre 

ellos.

Si se colocan dos espejos planos formando un cierto ángulo 

entre sí, y entre ellos se coloca un objeto, se pueden

 observar varias imágenes, dependiendo su número del 

ángulo que formen entre sí los espejos. 


 Formula para calcular numero de imágenes reflejadas:

 360º / a - 1 


a = angulo formando por los dos espejos


viernes, 20 de abril de 2012

Formación de imágenes en espejos planos

En espejos planos los rayos del objeto o imagen se reflejan en ángulo iguales a sus ángulos de incidencia.
Éstos parecen salir del espejo, eso es lo que nosotros pensamos al mirarnos. 
A este suceso se le llama imagen visual.


         

Reflexión de la luz y sus leyes

  • La reflexión es un cambio de dirección que sufre la luz al chocar con un cuerpo
Existes dos tipos de Reflexión:
  1. Especular (a) : Es cuando la luz se refleja en una superficie pulida (sin rugosidad), los rayos incidentes son paralelos al igual que los rayos reflejados.
Ej: Reflexión en un espejo plano
  1. Difusiva (b) : Cuando la luz se refleja en una superficie rugosa, rayos incidentes son paralelos entre si, en cambio los rayos reflejados se van en diferentes direcciones. En este tipo de reflexión no se consigue generar imágenes. 

Tipos de Espejos


Un espejo es una superficie en la cual incide la luz y se refleja.
Tipos: 
1.-Espejos Planos: Superficies planas y pulimentadas que reflejan luz y forman imágenes nítidas.   




2.-Espejos Curvos: La recta es perpendicular a la tangente 
A)Espejos Cóncavos.
B)Espejos Convexos.




  



Clasificaciones de las imágenes


  • Los espectros se pueden clasificar según su frecuenciaλ