miércoles, 22 de enero de 2014

Preguntas y Proyectos

Aquí podrás ver algunos ejemplos de como la Física interviene durante la vida del ser humano, abarcando diferentes conceptos y a través de diversas actividades.

Mecánica


Primera Ley de Newton (La inercia) 

Todo objeto continúa en su estado de reposo o de movimiento uniforme en línea recta a menos que sea obligado a cambiar por fuerzas que actúen sobre él.



  • Por ejemplo, al poner sobre un vaso una tarjeta (naipe) y sucesivamente sobre ésta una moneda de cualquier valor, se procede a golpear la tarjeta de manera que esta se retire de encima del vaso.. La pregunta es: ¿Permanecerá la moneda en el vaso cuando una fuerza acelere la tarjeta?
    ¡SI! La moneda permanecerá en el vaso, ya que permanece en reposo porque la fuerza que se aplico fue solamente al naipe.

  • En el Super mercado, al empujar un carrito se moverá. Cuando dejas de empujarlo, se detiene..

El carrito se moverá, ya que como dice la ley de Newton, se le aplico una fuerza que con el avanzar del carro irá disminuyendo lo que provocara que en algún momento éste se detenga por completo ya que no hay otra fuerza que intervenga para que siga avanzando.
  • Al igual que si dejas caer una bola por una mesa de boliche..
Avanzara por la fuerza que se le aplicó al soltarla, pero con el avanzar irá disminuyendo hasta por fin, detenerse. 

Aquí puedes revisar como se aplica esta ley.. http://www.youtube.com/watch?v=exqEq_S6rZ4


Segunda Ley de Newton

La relación entre la aceleración, fuerza e inercia está dada por la segunda ley de Newton.

La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él, tiene la dirección de la fuerza neta y es inversamente proporcional a la masa del objeto.



  • Por ejemplo. Tenemos un ladrillo en una superficie plana, para moverlo le aplicamos una fuerza de 10N pero ¿Qué pasaría si en lugar de ser 10N son 20N? y ¿Si en lugar de ser un ladrillo son dos?

     El ladrillo avanzara con la fuerza inicial aplicada, pero si en lugar de ser 10N son 20N, el ladrillo avanzara con más velocidad ya que la fuerza que se aplicará será mayor y si en lugar de un ladrillo son dos, avanzaran en menor velocidad pues la masa de ambos es superior y por lo tanto necesitará una fuerza mayor a las anteriores para avanzar a la misma velocidad a la que avanzó un solo ladrillo.

http://www.youtube.com/watch?v=YV77o1kPGIk

Energía

La energía no se puede crear ni destruir; se puede transformar de una forma a otra, pero la cantidad total de energía nunca cambia.

La energía que necesitamos para existir viene de la energía potencial, almacenada químicamente de los alimentos, cuando se metaboliza se convierte en otras formas de energía..


  • Por ejemplo: ¿Qué le sucedería a una persona cuya producción de trabajo es menor a la energía que consume?

    No le sucedería nada, pues su trabajo fue menor a la energía que su cuerpo contenía y por lo tanto tenia más energía de reserva para otras actividades u otro trabajo.
  • ¿Cuándo su producción de trabajo es mayor que la energía que consume?

    Hay un desgaste físico de la persona pues no tiene la energía necesaria para hacer sus actividades y requiere de un esfuerzo mayor.
  • Una persona mal alimentada ¿puede efectuar trabajo adicional sin alimento adicional?

    No, porque todo ser humano necesitamos consumir energía necesaria para todas las actividades que desarrollamos en el día, de no ser así, no estaríamos en condiciones físicas para desarrollarlas.

Propiedades de la materia

 

Sólidos


Las propiedades de un sólido quedan determinadas por los tipos de enlaces que tienen.
En el siguiente enlace podrás observar los tipos de enlaces. http://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_en_s%C3%B3lidos



Líquidos



  • Haz  flotar un huevo en el agua.. A continuación disuelve sal en el agua hasta que el huevo flote. ¿Cómo se compara la densidad de un huevo con la del agua de  la llave? y ¿Con la del agua salada?

    Puesto que si un objeto es más denso que el fluido en el que se sumerge se hundirá.
    Por lo tanto la densidad del huevo en comparación con el agua es mayor puesto que tiende a hundirse en ella. 
    Mientras que al ponerlo en el agua salada flotara pues el huevo tiende a tener menor densidad que el agua salada.

  • Haz un par de agujeros en la parte inferior de un recipiente lleno de agua y el agua saldrá a chorros, por su presión. Ahora deja caer el recipiente, y cuando caiga libremente ¡verás que ya no sale el agua!

    El agua no sale del recipiente porque al dejarlo caer los agujeros en la parte inferior hacen que la presión ahora sea inversa, en vez de ir de adentro hacia afuera ahora es de afuera hacia adentro debido a que hay una presión hidráulica producida por el peso del recipiente contra el aire. Por lo que este se convierte en un tapón que no permite la salida del agua. 

Checa este vídeo, aprenderás a convertir un líquido en solido (fluidos newtonianos) http://www.youtube.com/watch?v=S7eGicEJiBA


  Sonido

Vibraciones y ondas



  • Moja uno de tus dedos y frótalo en torno a la boca de una copa de pared delgada y con pie, mientras con la otra mano sujeta la base de la copa firmemente contra la mesa. ¿Qué pasa?

    La fricción del dedo producirá ondas estacionarias en la copa, casi como  las ondas que se producen en un violín por la fricción del arco contra las cuerdas.
  • Si se abre una llave de gas durante pocos segundos alguien que este a un par de metros oirá el escape del gas, mucho antes de poder captar su olor. ¿Qué indica esto acerca de la rapidez del sonido?

    Que el sonido viaja a una velocidad mucho mayor a cualquier otra.
  • Si se deja caer una piedra a una cubeta de agua y las ondas se difunden por la superficie plana del agua ¿Qué sucede con la energía de esas ondas cuando desaparecen?

    Al caer la piedra producirá las ondas que se irán propagando por la superficie plana del agua, del centro hacia afuera una tras otra, lo que provocara que choquen con la cubeta, hasta llegar al momento en que tanto las ondas como la energía de ellas, desaparezcan. 

Sonido




Un experimento que puedes hacer para ejemplificar esto y darte cuenta de los cambios del sonido, el el siguiente:

  • En una tina de baño sumerge la cabeza y escucha el sonido que haces cuando chasqueas las uñas o golpeas la tina bajo el agua. Compara el sonido con el que haces cuando la fuente y los oídos están en el agua. A riesgo de mojar el piso, deslizate hacia adelante y hacia atrás dentro de la tina con distintas frecuencias y ve como la amplitud de las olas crece con rapidez cuando te deslizas al ritmo de las ola.


  • También puedes estirar un globo y colocarlo sobre una bocina de radio. Pero un trozo pequeño, muy ligero, de espejo, papel de aluminio o de metal pulido, cerca de la orilla, ilumina el espejo con un haz de luz estrecho, mientras esté tocando tu música favorita, y observa las bellas figuras que se reflejan en la pantalla o en la pared.



Electricidad y magnetismo



Corriente eléctrica





  • Un ejemplo de un sistema hidráulico es cuando se riega el jardín con una manguera. Otro es el sistema de enfriamiento de un automóvil. ¿Cuál de ellos se comporta en forma más parecida a la de un circuito eléctrico? ¿Por qué?

    El sistema de enfriamiento de un automóvil, porque este se enfría por agua o por anticongelante lo que hace es que esta sustancia recorre un circuito por el cual enfría el motor y siempre regresa el agua a donde mismo, al igual que la electricidad.

  • ¿Qué le sucede a la intensidad de la luz emitida por una bombilla eléctrica cuando aumenta la corriente que pasa por ella?

    Al aumentar la corriente eléctrica la intensidad de la luz es cada vez mayor hasta que llega un momento en el que la bombilla se quema, o como decimos comúnmente ''se funde''

Magnetismo




  • Determina la dirección y la inclinación de las líneas del campo geomagnético en donde le encuentras. Imana un aguja grande de acero, o una pieza recta de alambre de acero, o una pieza recta de alambre de acero, frotándola dos docenas de veces con un imán fuerte. Atraviesa con la aguja un tapón de corcho en un recipiente de plástico o de madera. La aguja apuntará hacia el polo magnético. A continuación clava un par de de alfileres no imanados en los costados del corcho. Apoya los alfileres en las orillas de un par de vasos de vidrio, para que las agujas o el alambre apunte haca el polo magnético. Debe inclinarse alineado con el campo geomagnético.

  • Se puede magnetizar o imanar con facilidad una barra de hierro, alineándola con las líneas del campo promagnético y golpeándola suavemente algunas veces con un martillo. Funciona mejor si la barra se inclina hacia abajo, para coincidir con la inclinación del campo terrestre. Al martillar, los dominios se agitan y pueden caer mejor en alineación con el campo terrestre. La barra se puede desmagnetizar golpeándola cuando se encuentre en dirección del oeste.


Luz


Color




  • Ve con detenimiento un trozo de papel de color, durante más o menos 45 segundos. Después mira una superficie blanca. ¿Qué pasa?

    Los conos de la retina receptores del color del papel se fatigaron y ves una imagen persistente del color complementario cuando miras la superficie blanca. Eso se debe a que los conos fatigados mandan una señal más débil al cerebro. Todos los colores menos uno producen el color complementario del que falta.

    Otro ejemplo: http://www.youtube.com/watch?v=QG-5mvV86uU


Espero estas preguntas y ejemplos te ayuden a comprender mejor la física y puedas darte cuenta que no solo se puede aprender con formulas y teoría, también con la práctica, te invito a que hagas estos experimentos y lo compruebes.






miércoles, 15 de enero de 2014

Mecánica



Es la rama de la Física que estudia y analiza el movimiento y reposo de los cuerpos, y su evolución en el tiempo, bajo la acción de fuerzas.



Las disciplinas que abarca la mecánica son:
  • Mecánica clásica 
  • Mecánica relativa
  • Mecánica cuántica 

         Mecánica Clásica



''El tiempo pasa igual para todos los que lo observan''



Se conoce como mecánica clásica a la descripción del movimiento de cuerpos macroscópicos a velocidades muy pequeñas en comparación con la velocidad de la luz. Existen dos tipos de formulaciones de esta mecánica, conocidas como mecánica newtoniana y mecánica analítica.


La mecánica newtoniana o mecánica vectorial es una formulación especifica de la mecánica clásica que estudia el movimiento de partículas y sólidos en un espacio euclideo tridimensional.
Es adecuada para describir eventos que suceden a velocidades muchísimo menores que la velocidad de la luz y tienen escala microscópica.
La mecánica analítica es una formulación matemática abstracta sobre la mecánica.


Contiene tres aspectos variantes..
El tiempo es absoluto
La naturaleza realiza de forma espontánea la mínima acción
La concepción de un universo determinado.


En este vídeo podrás revisar la información brindada: http://www.youtube.com/watch?v=T4raLunLjTs



Mecánica Relativa


''El tiempo pasa dependiendo del movimiento y posición del observador de un campo gravitacional.''



Comprende de:


La teoría dela relatividad especial, que escribe adecuadamente el comportamiento clásico de los cuerpos que se mueven a grandes velocidades es un espacio-tiempo plano (no curvado).
La teoría de la relatividad que se generaliza la anterior describiendo el movimiento en espacios-tiempo curvados, además de englobar una teoría relativa de la gravitación que generaliza la teoría de la gravitación de Newton.

Sus propiedades:.La fuerza y la aceleración no son constantes ya que aparece el Factor de Lorentz que disminuye con la velocidad llegando a ser nulo o a la velocidad de la luz -Elimina la acción a distancia.



Mecánica Cuántica 




La mecánica cuántica trata con sistemas mecánicos de pequeña escala o con energía muy pequeñas (y ocasionalmente sistemas macroscópicos que exhiben cuantizacion de alguna magnitud física).En particular el principio de determinación por el cual el estado futuro del sistema depende por completo del estado actual no parece ser válido, por lo que los sistemas pueden evolucionar en ciertos momentos de manera no determinista
En ese sentido la mecánica cuántica se considera una teoría más exacta o más fundamental que la mecánica clásica que actualmente sólo se considera una simplificación conveniente de la mecánica cuántica para cuerpos macroscópicos.



Abre el enlace y verás un experimento en el que se muestra está mecánica http://www.youtube.com/watch?v=-cnxxOKvcR4
x

Suma de vectores.

En estas páginas podrás encontrar más información relacionada con sumas de vectores.

Definición: http://es.wikipedia.org/wiki/Suma_de_vectores

Ejemplo: http://mathtic.wordpress.com/suma-de-vectores-descomposicion-rectangular/

Una breve explicación: http://www.youtube.com/watch?v=s6BM_s_2Rwg


Espero esto sea de tu utilidad.

Conversiones

Es la transformación del valor numérico de una magnitud física, expresado en una cierta unidad de medida, en otro valor numérico equivalente y expresado en otra unidad de medida de la misma naturaleza.

Este proceso suele realizarse con el uso de los factores de conversión y las tablas de conversión de unidades.

Frecuentemente basta multiplicar por una fracción (factor de una conversión) y el resultado es otra medida equivalente, en la que han cambiado las unidades.
Cuando el cambio de unidades implica la transformación de varias unidades se pueden utilizar varios factores de conversión uno tras otro, de forma que el resultado final será la medida equivalente en las unidades que buscamos.

Por ejemplo:
Si queremos pasar 8 metros a yardas, lo primero que tenemos que hacer, es conocer cuánto vale una yarda en metros para poder transformarlo: una yarda (yd) = 0.914 m, luego dividir 8 entre 0,914 y nos daría como resultado 8,75 yardas.
          O bien, lo podemos realizar de esta forma..


Movimiento Ondulatorio

Se denomina movimiento ondulatorio al realizado por un objeto cuya trayectoria describe una ondulación. Se corresponde con la trayectoria ideal de un cuerpo que se mueve en un medio que no ofrece resistencia al avance y que está sujeto a un campo gravitatorio uniforme. También es posible demostrar que puede ser analizado como a composición de dos movimientos rectilíneos, un movimiento rectilíneo uniforme horizontal y movimiento rectilíneo uniformemente acelerado vertical.

Ondas Mecánicas

Una onda mecánica es una perturbación rítmica que viaja a través del espacio la materia.

Piensa en las ondas de un océano o un lago, que al extenderse, como cada una pasa por un punto, mueven el agua hacia arriba y hacia abajo, es decir, producen una vibración u oscilación.
A los puntos más altos de la onda se le llama ''crestas'' y a los más bajos ''valles''. A la distancia del punto medio a la cresta o al valle se le llama amplitud y a la distancia de una cresta a otra se le conoce como longitud de onda. El punto donde la onda no se mueve es el nodo.



Ondas Longitudinales y Transversales 


Para identificar estas ondas se hace referencia a una actividad fácil de imaginar e incluso la puedes reproducir. Se trata de generar un tren de ondas con una manguera de hule o con estambre. Para ello dos personas sostienen la manguera por los extremos, una la mueve hacia arriba y hacia abajo hasta generar un tren de ondas mientras la otra la mantiene fija.


Cuando se sube y baja la mano en forma periódica y continua, se genera una onda que viaja a lo largo de la manguera y regresa, por lo que el movimiento es perpendicular al movimiento de las ondas. En tal caso se trata de ''ondas transversales''.

En cambio en un resorte comprimido en uno de sus extremos genera porciones de resorte comprimidos y otras porciones estiradas que producen ondas distintas a las transversales llamadas ''longitudinales'' porque el movimiento del resorte es en la misma dirección (paralelo) del movimiento de las ondas.

Características de las ondas

Para observar sus características debemos basarse en ondas transversales, cuya única diferencia con las longitudinales es que en lugar de crestas tienen comprensiones y en lugar de valles, expansiones.
  • Amplitud: Es igual a la distancia máxima respecto de la posición de equilibrio.
  • Frecuencia: Es el número de ondas (crestas) que pasan por un punto determinado, en un segundo, y se mide en ciclos por segundos, lo que equivale a la unidad llamada hertz.
  • Periodo: Es el tiempo que tarda en efectuarse un ciclo de onda y es inverso a la frecuencia.
  • Longitud de onda: Es la distancia entre dos valles o dos crestas.
  • Velocidad de una onda: Si a una manguera de hule, estirada y fija por un extremo, la golpeas por el extremo libre se produce una pulsación, es decir, una onda. Si tomas el tiempo que tarda en ir y venir a través de la manguera, obtienes su velocidad. También podemos medir su longitud.

Ondas Sonoras

Las ondas sonoras son ondas longitudinales que se producen por la vibración de objetos materiales y se propagan por el medio que las rodea.

El medio puede ser el aire, un sólido o un líquido, pero nunca el vacío.

El sonido es un ejemplo de onda: Al agitar una campana, el badajo golpea contra las paredes de la campana que al vibrar produce una perturbación mecánica que viaja por el aire. Cuando el aire se comprime con el movimiento, se produce un cambio de presión que empuja más aire que a su vez se comprime más, lo cual da una presión adicional para propagar una onda. Al subir y bajar la presión se producen ondas longitudinales, ya que hay una religión de aire comprimido y otra de aire enrarecido.

Estados de la Materia



Son el acomodo de átomos lo que da pie a la clasificación de los estados físicos de la materia. 

Sólidos


Si los átomos están muy juntos ocupan un volumen fijo y la materia tiene forma definida hablamos del estado sólido.

Ley de Hooke

Es la cantidad de estiramiento que es directamente proporcional a la fuerza aplicada. 

Si a una liga, un resorte o la cuerda del bungee les colgamos un peso sin que oscilen, observarás que se estiran y al quitar el peso regresan a su longitud original. A esta propiedad se le conoce como elasticidad.

Esto fue descubierto por Roberto Hooke, físico inglés que en 1685 enunció la ley de la proporcionalidad entre las deformaciones elásticas de un cuerpo y los esfuerzos a los que está sometido.

Modulo de Young

El fenómeno de la elasticidad, y por lo tanto la ley de Hooke, se aprecia mejor en resortes de espiral, pero también existen otros materiales como la madera y los metales donde se puede aplicar esta ley. Además junto con el fenómeno de elasticidad se observan otras propiedades mecánicas de la materia, como el esfuerzo de tensión y comprensión, la flexión y el esfuerzo cortante.

Para establecer el módulo de Young es necesario comprender primero los conceptos de las propiedades mecánicas de la materia como son: esfuerzo, esfuerzo de tensión y comprensión, reflexión y esfuerzo cortante.


Líquidos

Para los seres vivos el líquido más importante es el agua. Alrededor se encuentra que forma parte de diferentes sistemas.


Propiedades de los fluidos

Tanto los líquidos como los gases presentan un arreglo atómico en el que los átomos, al estar más separados entre sí (contrario a lo que sucede con los sólidos) permiten que ambos adopte la forma del recipiente en que están contenidos. Esta característica también les permite fluir libremente hacia el recipiente donde se les dirija.

Densidad

Es la relación de la cantidad de masa de un material respecto de su volumen y se applica tanto a líquidos como a sólidos y gases.

Existe un experimento que consiste en colocar en una probeta de 100 ml la cantidad de 20 ml de diferentes líquidos como pueden ser agua, aceite, gasolina etcétera. Después se agitan y se dejan reposar. Tras el reposo, los líquidos se acomodan del más ligero al más pesado, de arriba hacia abajo.
O bien puedes ver este experimento donde se presenta otro ejemplo de esto http://www.youtube.com/watch?v=DrfeW19V1CA

Presión Hidrostática

La presión es la cantidad de fuerza que se ejerce sobre una cierta área.

Un ejemplo de esto puede ser..
  • Las huellas de los pies de un hombre sobre la nieve.
  • Un cilindro metálico sobre una barra de plastilina.
  • Los tacones de una mujer sobre un piso de madera.
Puedes darte cuenta que en todos los casos existe un objeto que ejerce una fuerza sobre una cierta área, en el caso del hombre se puede comprobar por la huella hundida que se deja sobre la nieve, el cilindro metálico deja un hundimiento circular sobre la plastilina al igual que los tacones de una mujer sobre el piso de madera. En estos casos a la reacción entre la fuerza del objeto sobre una determinada área se le conoce como presión.

Presión Atmosférica

Cundo un buzo desciende a una profundidad en el mar, además de la presión Hidrostática está soportando la presión Atmosférica. Sabemos que la Tierra está envuelta por una capa llamada Atmósfera, compuesta de gases (aire) que no escapan por la acción de la gravedad y alcanza 640 km. La atmósfera ejerce una presión sobre los cuerpos inmersos en ella. Evangelista Torricelli inventó el barómetro y demostró que:

El valor de la presión atmosférica a nivel del mar es de 760 mm.

Presión Absoluta


Ahora, en cuanto a fluidos contenidos en un recipiente cerrado como una olla de presión, además de la presión atmosférica pueden recibir presión originada por su calentamiento, esta última presión se denomina manométrica y sumada a la atmosférica se llama Presión Absoluta.





martes, 14 de enero de 2014

La Física


La Física es la ciencia natural que estudia las propiedades y el comportamiento de la energía y la materia, estudia el tiempo y el espacio así como las interacciones entre ellos.


Para comenzar, tenemos algunos de los temas que aborda la materia.

  • Mecánica
  • Estados de la materia
  • Movimiento ondulatorio
  • Conversiones
  • Suma de Vectores