En este último bloque correspondiente al tercer Periodo, analizamos los siguientes temas → Masa Y Fluidos, los cuales a su vez se dividían de la siguiente manera:
MASA:
Solidos:
Los cuerpos sólidos están formados por átomos densamente empaquetados con intensas fuerzas de interacción entre ellos. Los efectos deinteracción son responsables de las propiedades mecánicas, térmicas, eléctricas, magnéticas y ópticas de los sólidos. Se caracteriza porque opone resistencia a cambios de forma y de volumen.
CARACTERÍSTICAS DE LOS SÓLIDOS
• Tienen forma y volumen propio.
• No fluyen
• Son prácticamente incomprensibles.
• Tienen altas densidades
• Manteniendo constante la presión y baja latemperatura, los cuerpos se presentan en forma sólida y encontrándose entrelazados formando generalmente estructuras cristalinas.
• Sus estructuras cristalinas confieren al cuerpo la capacidad desoportar fuerzas sin deformación aparente y, por tanto, son agregados generalmente rígidos, incompresibles (que no pueden ser comprimidos), duros y resistentes.
• No se difunden, ya que no puedendesplazarse.
• Puede ser orgánico o inorgánico.
• El sólido más ligero conocido es un material artificial, el aerogel, que tiene una densidad de 1,9 mg/cm³,
• El sólido más denso es unmetal, el osmio (Os), que tiene una densidad de 22,6 g/cm³. Las moléculas de un sólido tienen una gran cohesión y adoptan formas bien definidas.
Existen varias disciplinas que estudian los sólidos:• La física del estado sólido estudia cómo emergen las propiedades físicas de los sólidos a partir de su estructura de la materia condensada.
• La mecánica de sólidos deformables estudiapropiedades macroscópicas desde la perspectiva de la mecánica de medios continuos (tensión, deformación, magnitudes termodinámicas, &c.)
Los sólidos se caracterizan por tener forma y volumen constantes. Esto se debe a que las partículasque los forman están unidas por unas fuerzas de atracción grandes de modo que ocupan posiciones casi fijas.
En el estado sólido las partículas solamente pueden moverse vibrando u oscilando alrededor de posiciones fijas, pero no pueden moverse trasladándose libremente a lo largo del sólido.
Las partículas en el estado sólido propiamente dicho, se disponen de forma ordenada, con una regularidad espacial geométrica, que da lugar a diversas estructuras cristalinas.
Al aumentar la temperatura aumenta la vibración de las partículas:
ELASTICIDAD:
Es la propiedad que tienen los objetos para cambiar de forma. El estiramiento es directamente proporcional a la fuerza aplicada. Esta relación fue considerada por Robert Hooke. Si se estira o se comprime demasiado un material elástico, más allá de cierta cantidad entonces el objeto no regresará a su estado normal. Cuando hay una distorsión permanente, se llama límite elástico.
La Ley de Hooke solamente aplica a casos donde la fuerza aplicada no estire o comprima el material más allá de su límite elástico.
Cuando se estira o tira de algo se dice que el objeto está en tensión. Cuando se aprieta se dice que se comprime o está bajo compresión 
La elasticidad, es una propiedad mecánica de los sistemas, decimos que un material es elástico cuando al aplicarle una fuerza, se deforma, y, al dejar de aplicar la fuerza, vuelve a su forma original.
 Los materiales que al ser deformados y dejar de aplicar la fuerza, no vuelven a su forma original, se llaman inelásticos o plásticos. Son materiales elásticos, un resorte, una gomita elástica, la piel, los músculos, entre otros. Materiales plásticos, son por ejemplo un chicle, plasticina, cemento... Todos los materiales elásticos tienen un límite de elasticidad, lo cual significa que si aplicamos una fuerza mayor al límite de elasticidad, el material queda deformado o se rompe.Las partículas se mantienen unidas por fuerzas de atracción entre ellas, las que hacen que al separarlas vuelvan a su lugar, pero si las separamos demasiado, éstas fuerzas no son suficientes para volver a unirlas. El límite elasticidad depende de cada material.
¿Qué es densidad?
Una de las propiedades de los sólidos, así como de los líquidos e incluso de los gases es la medida del grado de compactación de un material: su densidad.
La densidad es una medida de cuánto material se encuentra comprimido en un espacio determinado; es la cantidad de masa por unidad de volumen.
Probablemente a veces hemos escuchado hablar de densidad de la materia o de la densidad de un bosque o de la densidad poblacional.
Supongamos que vamos a ver un partido de fútbol y nos damos cuenta de que en las galerías del estadio hay muy poca gente. Si dividimos todos los asientos disponibles por el número total de asistentes tendremos como resultado un valor numérico grande, donde habrá más de un asiento por cada persona presente. Si el estadio está lleno totalmente, en la división propuesta tendríamos un valor numérico menor, si no sobran asientos, la división sería uno y significaría que hay un asiento por persona.
Dividir un espacio disponible por el número de personas presentes nos refleja el concepto de densidad poblacional. También sabemos que Santiago tiene más densidad poblacional que la ciudad de Limache. Eso significa que en Santiago hay más personas por metro cuadrado de superficie que en Limache. En los textos de geografía suele darse información sobre densidad de la población en diversas ciudades del país y del planeta.
Es altamente probable que en un bosque de pinos, que a futuro será madera, la densidad de los pinos plantados sea mayor que el de una plaza de una ciudad. Si contamos los pinos que hay en un cuadrado de 50 metros de lado, probablemente en el bosque hay más pinos que en la plaza. Entonces diríamos que el bosque tiene mayor densidad de árboles plantados que la plaza de la ciudad.
Ahora bien, un cuerpo está formado por materia y cada punto que contiene vendría a representar la unidad de la materia. Por mucho tiempo se consideró que el átomo era la unidad de la materia, ahora se sabe que no lo es, pero por ahora es conveniente que hablemos del átomo como unidad de la materia.
Una pequeña colección de átomos da origen a una molécula. Y una gran colección de moléculas da lugar a un cuerpo de algún tipo de sustancia. Las moléculas, con su respectivo tamaño y número de átomos, son diferentes para cada sustancia.
En Física tenemos que trabajar con cuerpos que tienen materia, por lo tanto cada unidad de materia podría significar una molécula o un átomo. Si el cuerpo es una sustancia pura, de un solo elemento (como un trozo de aluminio puro por ejemplo), entonces cada unidad material será un átomo, pero si el cuerpo es una sustancia compuesta (como un trozo de bronce por ejemplo), cada unidad material podrá considerarse como una molécula.
Cuántas unidades de materia hay en un cuerpo con determinado volumen determinan el concepto de densidad.
Como cada unidad material representa un átomo o molécula y estos tienen masa, la que se mide en gramos o en kilogramos, entonces la densidad de una materia representa cuántos gramos o kilogramos hay por unidad de volumen.
Hay sustancias que tienen más átomos por unidad de volumen que otros, en consecuencia tienen más gramos, o kilogramos, por unidad de volumen. Por lo tanto, hay sustancias que tienen más densidad que otros.
La densidad del agua, por ejemplo, es de 1 gr/cm3. Esto significa que si tomamos un cubo de 1 cm de lado y lo llenamos de agua, el agua contenida en ese cubo tendrá una masa de un gramo.
La densidad del mercurio, otro ejemplo, es de 13,6 gr/cm3. Esto significa que en un cubo de 1 cm de lado lleno con mercurio se tiene una masa de 13,6 gramos.
Los cuerpos sólidos suelen tener mayor densidad que los líquidos y éstos tienen mayor densidad que los gases.
Lo anterior está dado por el hecho de que en un gas las partículas que lo componen están menos cohesionadas, en términos vulgares esto significa que están más separados. En los líquidos hay mayor cohesión y en los sólidos la cohesión es mayor aún.
Y, entre los sólidos, hay sustancias que tienen diferentes densidades, por ejemplo: el plomo es de mayor densidad que el aluminio. Lo mismo ocurre entre los líquidos y entre los gases.
En general cada sustancia, pura o compuesta, tiene diferente densidad.
Peso especifico.
ᵧ=w/v
Relación entre el peso y el volumen
ᵧ=mg/v
Relación entre la densidad y el peso especifico.
ᵨ= ᵧ/g
Relación entre la densidad y el peso especifico.
ᵧ=ᵨg
Resultado de despejar peso especifico en la expresión anterior.
Las unidades en las que se mide el peso específico son de N/M3.
Ahora ejemplificaremos algunas situaciones en donde se utilicen estos tipos de relaciones.
José se dirige hacia la gasolinera y de momento recuerda que cuando el era estudiante le enseñaron a realizar diversos cuestionamientos con respecto del entorno y se hizo el siguiente cuestionamiento;
Si comprara 15000 litros de gasolina con una densidad de 700 kg/m3
¿Cuál sería la masa y el peso específico de estos?
Ayudemos a José.
ᵨ=700kg/m3
Conversión;
Si tenemos que el volumen lo necesitamos en m3 entonces pasemos de litros a esa unidad.
Equivalencia 1m3 = 1000lt, por lo tanto 15000 litros son iguales o equivalentes a 15m3.
Ya teniendo en orden nuestros datos pasemos a buscar la fórmula a utilizar dependiendo de los datos que nos dan.
Quiero calcular peso especifico y solo tengo la densidad por lo tanto usaremos una fórmula que contenga un dato conocido de manera general.
ᵧ=ᵨg
Asi que ahora solo sustituimos los valores para llegar a la primera incógnita.
ᵧ= (700kg/m3)( 9.81 m/s2)
ᵧ=6867 N/m3
Solo falta sacar la masa. ᵨ=m/v m= ᵨv
m=(700kg/m3)(15m3)
m=10500 kg
V=1500 litros
Siendo uno de los componentes más importantes del planeta tierra, el líquido es además uno de las tres fases n las cuales puede ser encontrada la materia además del estado gaseoso y el estado sólido. El líquido es siempre un fluido que puede variar su forma dependiendo de si esta contenido o no, además de tomar la forma del recipiente contenedor siempre (a diferencia de los otros dos estados). Las moléculas en el estado líquido están por tanto más sueltas y libres que en los estados gaseosos y sólidos (mediana y mayormente compactos respectivamente).
 Las transformaciones de los elementos en estado líquido pueden hacer que al llegar a su punto de ebullición, esa materia líquida se convierta en gas, mientras que si alcanza el estado de congelación, llegue al estado sólido. Para cada tipo de líquido, estos puntos de congelación o ebullición serán diferentes y esto es un principio básico utilizado en diferentes áreas, por ejemplo, la gastronomía. En la superficie de todo líquido, se genera una fuerza o tensión que es la que hace que se formen y exploten allí las burbujas.
Los volúmenes de un tipo de líquido varían de acuerdo al resultado de su particular temperatura y presión. Esto no sólo cambia de acuerdo al tipo de líquido sino también al estado específico del líquido y de las condiciones ambientales. Sin embargo, en esas condiciones específicas, el volumen del líquido se vuelve constante. El volumen es además la unidad de medición para todos los líquidos.
Gracias al hecho de que los líquidos poseen moléculas más espaciadas y libres que los otros dos estados, se dan en los elementos líquidos las condiciones de fluidez y viscosidad, ambas dos relacionadas con la posibilidad de movimiento y permanente colisión. Este movimiento es siempre desordenado y se vuelve aún más caótico cuando sube latemperatura del líquido.
Concepto de presión
La materia ordinaria se presenta en alguno de los tres estados siguientes: sólido, líquido o gaseoso. Existe un cuarto estado de la materia denominado plasma que es esencialmente un gas ionizado con igual número de cargas positivas que negativas.
Un sólido cristalino es aquél que tiene una estructura periódica y ordenada, como consecuencia, tiene una forma que no cambia, salvo por la acción de fuerzas externas. Cuando se aumenta la temperatura, los sólidos se funden y cambian al estado líquido. Las moléculas ya no permanecen en posiciones fijas, aunque las interacciones entre ellas sigue siendo suficientemente grande para que el líquido pueda cambiar de forma sin cambiar apreciablemente de volumen, adaptándose al recipiente que lo contiene.
En el estado gaseoso, las moléculas están en continuo movimiento y la interacción entre ellas es muy débil. Las interacciones tienen lugar, cuando las moléculas chocan entre sí. Un gas se adapta al recipiente que lo contiene pero trata de ocupar todo el espacio disponible.
En este capítulo, se estudiarán los denominados fluidos ideales o perfectos, aquellos que se pueden desplazar sin que presenten resistencia alguna. Posteriormente, estudiaremos los fluidos reales, aquellos que presentan cierta resistencia al fluir. La dinámica de fluidos es muy compleja, sobre todo si se presentan los denominados vórtices o torbellinos.
La densidad de una sustancia se define como el cociente de su masa entre el volumen que ocupa.
La unidad de medida en el S.I. de Unidades es kg/m3, también se utiliza frecuentemente la unidad g/cm3
Densidad de sólidos y líquidos a (20ºC)
Concepto de presión Se define presión como el cociente entre la componente normal de la fuerza sobre una superficie y el área de dicha superficie.
La unidad de medida recibe el nombre de pascal (Pa).
 La fuerza que ejerce un fluido en equilibrio sobre un cuerpo sumergido en cualquier punto es perpendicular a la superficie del cuerpo. La presión es una magnitud escalar y es una característica del punto del fluido en equilibrio, que dependerá únicamente de sus coordenadas como veremos en la siguiente página.
En la figura, se muestran las fuerzas que ejerce un fluido en equilibriosobre las paredes del recipiente y sobre un cuerpo sumergido. En todos los casos, la fuerza es perpendicular a la superficie, su magnitud y el punto de aplicación se calculan a partir la ecuación fundamental de la estática de fluidos.
|
VOLUMEN
El volumen es una magnitud escalar definida como el espacio ocupado por un cuerpo. Es una función derivada ya que se halla multiplicando las tres dimensiones.
En matemáticas el volumen es una medidaque se define como los demás conceptos métricos a partir de una distancia o tensor métrico.
En física, el volumen es una magnitud física extensiva asociada a la propiedad de los cuerpos físicos deser extensos, que a su vez se debe al principio de exclusión.
La unidad de medida de volumen en el Sistema Internacional de Unidades es el metro cúbico, aunque temporalmente también acepta el litro,que se utiliza comúnmente en la vida práctica.
El volumen y la capacidad
La capacidad y el volumen son términos que se encuentran estrechamente relacionados. Se define la capacidad como elespacio vacío de alguna cosa que es suficiente para contener a otra u otras cosas. Se define el volumen como el espacio que ocupa un cuerpo. Por lo tanto, entre ambos términos existe una equivalencia que sebasa en la relación entre el litro (unidad de capacidad) y el decímetro cúbico (unidad de volumen).
Este hecho puede verificarse experimentalmente de la siguiente manera: si se tiene un recipientecon agua que llegue hasta el borde, y se introduce en él un cubo sólido cuyas aristas midan 1 decímetro (1 dm3), se derramará 1 litro de agua. Por tanto, puede afirmarse que:
1 dm3 = 1 litroEquivalencias
1 dm3 = 0,001 m3 = 1.000 cm3
Este hecho puede verificarse experimentalmente de la siguiente manera: si se tiene un recipientecon agua que llegue hasta el borde, y se introduce en él un cubo sólido cuyas aristas midan 1 decímetro (1 dm3), se derramará 1 litro de agua. Por tanto, puede afirmarse que:
1 dm3 = 1 litroEquivalencias
1 dm3 = 0,001 m3 = 1.000 cm3
Unidades de volumen sólido
[editar]Sistema Internacional de Unidades
El metro cúbico es la unidad fundamental del SI para volúmenes. Debe considerarse con lossiguientes múltiplos y submúltiplos:lI
Múltiplos
Kilómetro cúbico
Hectómetro cúbico
Decámetro cúbico
Submúltiplos
Decímetro cúbico
Centímetro cúbico
Milímetro cúbico
[editar]Sistema inglés demedidas
Pulgada cúbica
Pie cúbico
Yarda cúbica
Acre-pie
Milla cúbica
[editar]Unidades de volumen líquido
[editar]Sistema Internacional de Unidades
[editar]Sistema Internacional de Unidades
El metro cúbico es la unidad fundamental del SI para volúmenes. Debe considerarse con lossiguientes múltiplos y submúltiplos:lI
Múltiplos
Kilómetro cúbico
Hectómetro cúbico
Decámetro cúbico
Submúltiplos
Decímetro cúbico
Centímetro cúbico
Milímetro cúbico
[editar]Sistema inglés demedidas
Pulgada cúbica
Pie cúbico
Yarda cúbica
Acre-pie
Milla cúbica
[editar]Unidades de volumen líquido
[editar]Sistema Internacional de Unidades
No hay comentarios:
Publicar un comentario