jueves, 2 de junio de 2016

Electrostática

La electrostática es la rama de la electricidad encargada de estudiar las cargas electrostáticas en reposo. todos los cuerpos que nos rodean están compuestos por materia, la cual a su vez esta formada por pequeñas partículas que no son visibles a simple vista, llamadas átomos. los átomos tienen electrones que contienen carga eléctrica negativa, protones que poseen carga eléctrica positiva y los neutrones que no tienen carga electrifica. 

Así podemos afirmar que la carga eléctrica es una propiedad que poseen los electrones y los protones. 


La carga eléctrica se puede transmitir de una partícula a otra o de un cuerpo a otro; a esta proceso se le llama "electrizar un cuerpo" y consiste en que las partículas ganan o pierden electrones al interactuar entre ellos mismos. 

Existen tres formas de electrizar un cuerpo, te las presentaremos a continuación:

Frotamiento: se presenta cuando se frotan entre si o por la fricción que existe entre ellos.

Contacto: consiste en simplemente tocar los dos cuerpos entre si.

Inducción: ocurre cuando un cuerpo excedido en carga eléctrica se acerca otro sin tener que presentar contacto directo entre ellos. 


LEY DE COULOMB

El físico francés Charles A. Coulomb (1736-1804) es famoso por la ley física que relaciona su nombre. Es así como la ley de Coulomb describe la relación entre fuerza, carga y distancia. En 1785, Coulomb estableció la ley fundamental de la fuerza eléctrica entre dos partículas cargadas estáticamente. Dos cargas eléctricas ejerce entre sí una fuerza de atracción o repulsión.

La fuerza eléctrica con la que se atraen o repelen dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de las mismas, inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y actúa en la dirección de la recta que las une.



F=K⋅Q⋅qr2

donde:

F es la fuerza eléctrica de atracción o repulsión. En el S.I. se mide en Newtons (N).
Q y q son lo valores de las dos cargas puntuales. En el S.I. se miden en Culombios (C).
r es el valor de la distancia que las separa. En el S.I. se mide en metros (m).
K es una constante de proporcionalidad llamada constante de la ley de Coulomb. No se trata de una constante universal y depende del medio en el que se encuentren las cargas. En concreto para el vacío k es aproximadamente 9·109 N·m2/C2 utilizando unidades en el S.I.

La ley de Coulomb es válida únicamente para objetos 

cargados cuyas dimensiones sean pequeñas comparadas

con la distancia que las separa. Esto se expresa diciendo 

que dicha ley es válida para cargas puntuales, es decir, 

cargas eléctricas que se suponen concentradas en un punto

En el Sistema Internacional la unidad de fuerza es el  Newton

(New), la unidad de distancia es el metro (m), la unidad de 

intensidad de corriente es el Amperio (A) y la unidad de 

carga se llama Coulomb (C).


Si ambas cargas tienen el mismo signo , es decir, si ambas son positivas o ambas negativas, la fuerza es repulsiva. Si las dos cargas tienen signos opuestos la fuerza es atractiva.


PERMITIVIDAD RELATIVA 



La Permitividad relativa o constante dieléctrica es una constante física adimencional (no tiene unidades) que describe como un campo eléctrico afecta un material. Ver Polarizazión de un dieléctrico

Ɛr’ de dicho medio o sustancia; por tanto:

Medio Aislador               Permitividad Relativa Ɛr’
        Vacío                                 1.0000
      Aire                                  1.0005
      Gasolina                            2.35
      Aceite                               2.8
      Vidrio                                4.7
      Mica                                 5.6
      Glicerina                          45.0
      Agua                               80.5


Termodinámica

La termodinámica puede definirse como el tema de la física que estudia los procesos en los que se transfiere energía como calor y como trabajo.

La termodinámica tiene cuatro leyes:

PRIMERA LEY DE TERMODINÁMICA:

Esta ley se expresa como:


 Eint = Q - W

cambio en la energía interna en el sistema = calor agregado (Q) - trabajo efectuado por el sistema (W)

Para entender mas la ley te contaremos un problema, hay un gas encerrado en un cilindro, una de cuyas tapas es un embolo móvil y que mediante un mechero podemos agregarle calor. El cambio en la energía interna del gas estará dado por la diferencia entre calor agregado y el trabajo que el gas hace al levantar el embolo contra la presión atmosférica. 


SEGUNDA LEY DE TERMODINÁMICA:

la primera ley dice que la energía se conserva. son embargo, podemos imaginar muchos procesos en que se conserva la energía, pero que realmente no ocurren en la naturaleza. Si se acerca un objeto caliente a uno frió, el calor pasa del caliente al frió y nunca al revés. Si pensamos que puede ser al revés, se seguirá conservando la energía y se cumplirá la primera ley. 
En la naturaleza hay procesos que suceden, pero cuyos procesos inversos no. Para explicar esta falta de reversibilidad se formulo la segunda ley de la termodinámica, que tiene dos enunciados equivalentes:
Enunciado de Kevin-Planck: Es imposible construir una maquina térmica que, operando en un ciclo, no produzca otro efecto que la absorción de energía desde un deposito y la realización de una cantidad igual de trabajo.
Enunciado de clausius: Es imposible construir una maquina clínica cuyo único efecto sea la transferencia continua de energía de un objeto a otro de mayor temperatura sin la entrada de energía por trabajo. 

LEY CERO( DE EQUILIBRIO):

"Si dos objetos A y B están por separado en equilibrio térmico con un tercer objeto C, entonces los objetos A y B están en equilibrio térmico entre "si".
Se puede afirmar que dos objetos en equilibrio térmico entre si están a la misma temperatura y que si tienen temperaturas diferentes, no se encuentran en equilibrio térmico entre si. 





viernes, 18 de marzo de 2016

Dilatación de los cuerpos

DILATACION LINEAL:

Los Cuerpos Solidos como los alambres, Las varillas y las barras de metal cuando Sirven para la construcción de edificios, casas, puentes etc. Al aumentar su temperatura sufren un aumento en cuanto a su longitud, a esto se le conoce como dilatación lineal.
·         La longitud inicial de un sólido en un metro se les aumenta 1 °C en su temperatura A Esta Cantidad se le conoce como coeficiente de dilatación lineal.
·         Para calcular la dilatación lineal de un sólido se utiliza la siguiente ecuación:
       a=Lf-Li / Li (Tf-Ti)
·         Dónde:
a= es el Coeficiente.
Lf= longitud final del cuerpo (m)
Li= longitud inicial del cuerpo (m)
Tf= temperatura final del cuerpo (°C)
Ti= temperatura inicial del cuerpo (°C)

·         En la Siguiente tabla podemos observar los valores del coeficiente de dilatación lineal:

SUSTANCIA
ᾳ (10-6   ͦC-1)
sustancia
ᾳ (10-6    ͦC-1)
Hormigón
12
Aluminio
25
Acero
11-12
Latón
19
Hierro
11.7
Poliestireno
85
Madera, en dirección paralela
32.66
Vidrio pyrex
3
Granito
8
Vidrio ordinario
9
Ladrillo
9
Agua
316.6
Hormigón
12
Gasolina
366.6
Cobre
14.0
Cinc
26.3



Dilatación superficial:
Es aquella en que  predomina la variación en dos dimensiones, osea, la variación del área del cuerpo. 

Para calcular la dilatación superficial de un cuerpo solido se utiliza la ecuación:


como las cantidades del coeficiente de dilatación son constantes y se expresan en tablas, podemos despejar la ecuación para calcular la superficie final del cuerpo.



SUSTANCIA
2 (10-6 ºC-1)
sustancia
2(10-6 ºC-1)
Hormigón
24
Aluminio
50
Acero
22-24
Latón
38
Hierro
23.2
Poliestireno
170
Fierro
10.0
Vidrio ordinario
18
cinc
52.6Cobre28


Dilatación volumètrica 


Es aquella en que predomina la variación en tres dimensiones, o sea, la variación del volumen del cuerpo.

Para calcular la dilatación volumetrica de una sustancia se utiliza la ecuación: 


Como las cantidades del coeficiente de dilatación son constantes y se expresan en tablas, podemos despejar la ecuación para calcular el volumen final del cuerpo.


SUSTANCIA
3(10-6ºC-1)
sustancia           
 3(10-6 ºC-1)
Hormigón
36
Aluminio
75
Acero
33-66
Latón
57
Hierro
66.9
Poliestireno
255
Madera, en dirección paralela a las fibras
96-198
Vidrio pyrex
9
Granito
24
Vidrio ordinario
27
Ladrillo
27
Agua
950
Hormigón
36
Gasolina
1100
Alcohol etílico 
746



Dilatación irregular del agua:


Como los líquidos toman la forma del recipiente que los 

contiene, no se puede hablar que exista dilatación lineal o 

dilatación superficial. Estamos ante un caso de dilatación 

volumétrica y debemos considerar una dilatación total.





Como caso especial, tenemos al agua, ya que 

cuando se encuentra a temperaturas cercanas a su 

punto de congelación (0 °C), ya que con un 

incremento pequeño de temperatura esta se 

contrae 

y el proceso continúa hasta el omento justo en que 

alcanza 4°C.
Si la temperatura sigue aumentando, entonces le 

agua empieza a dilatarse en forma continua hasta 

el 

momento en que alcanza su punto de ebullición, el 

cual corresponde a 100°C.
Por la estructura cristalina del agua, esta aumenta 

de volumen por debajo de 0°C, y como es hielo 

macizo, al tener una mayor densidad que el agua, 

flota, tal y como se puede observar en los polos de 

la tierra.
Esto es de mucha importancia, ya que en las zonas 

geográficas de baja temperatura los lagos y mares 

tienden a congelarse en la superficie, esta capa 

sirve como protección para que la vida en el interior

 siga su ritmo, ya que conserva una temperatura

 adecuada para la fauna marina.
MECANISMO DE TRANSFERENCIA DE CALOR.

El calor es una forma de energía en movimiento.

El calor se debe a una transferencia de la energía cinética que poseen los cuerpos, para medir el calor se utiliza la caloría, y se sugiere la utilización del joule como una unidad de medida.

Joule
Para el sistema internacional de unidades J-(N)(m).
Para el CGS ergio – (dina) (cm).
Sus reacciones son:
1 cal= 4.187 joule.
1 joule= 0.24 cal.
1 joule=1x10⁷ ergios.
1BTU= 252 CAL.
1BTU= 1.055 Kj