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Fisica

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by

Lidia Rodriguez

on 21 July 2014

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Transcript of Fisica

Cualquier conductor cargado puede verse como un deposito o como una fuente de carga eléctrica; si un dispositivo esta diseñado para almacenar carga eléctrica
Capacitancia
Fuerza de atracción se conoce como magnetismo
Regiones donde parece concentrarse la fuerza del imán se llaman polos magnéticos
Magnetismo
TRANSFERENCIA DE CALOR

Ing. Manuel Izaguirre Trejo
La
energía térmica perdida o ganada
por los objetos se llama
calor

El trabajo mecánico generación de calor
Calor
Estudia el comportamiento de los líquidos en movimiento


Considera entre otras cosas la velocidad, la presión, el flujo y el gasto del liquido
Hidrodinamica
Temperatura y Dilatación
Lidia V. Rodriguez Gonzalez
CAPACITOR
FISICA
Limitaciones al cargar
un conductor
A medida que se transfiere mas
Carga (Q)
al conductor, el
Potencial (V)
del conductor se vuelve mas alto, que hace
mas difícil transferirle mas carga
Potencias = Carga
Unidad
de capacitancia es el

COULOMB POR VOLT= FARAD
Capacitancia depende: tamaño y forma del conductor , naturaleza del medio o medio circulante
E= kQ/r2 V=kQ/r
Medio dieléctrico; intensidad
del campo eléctrico y potencial
RIGIDEZ DIELÉCTRICA:
De cierto material,
es la intensidad del campo eléctrico para la
cual el material deja de ser un aislador y se
convierte en conductor

CAPACITOR
FORMADO POR DOS CONDUCTORES, MUY CERCANOS ENTRE SI, QUE TRANSPORTAN CARGAS IGUALES Y OPUESTAS
CAPACITANCIA
ENTRE DOS CONDUCTORES QUE TIENEN CRGAS IGUALES Y OPUESTAS ES LA RAZON DE LA MAGNITUD DE LA CARGA SOBRE CUALQUIER CONDUCTOR A LA DIFERENCIA DE POTENCIAL RESULTANTE ENTRE LOS DOS CONDUCTORES
C=Q/V
V: diferencia de potencal
Q:carga presente en cualquiera de los conductores
Calculo de la capacitancia:
La capacitancia de un condensador será directamente proporcional al área
de las placas e inversamente proporcional a su separación.
La intensidad del campo eléctrico entre las placas del condensador cargado, puede calcularse:
E=V/d
Para calcular la intensidad del campo eléctrico
La capacitancia C es la razon entre la carga y el voltaje
Constante Dielectrica; permitividad relativa
La mayor parte de los condensadores tienen entre las placas un material no conductor,
llamado dieléctrico, para proporcionar una rigidez dieléctrica mayor que la del aire
Ventajas
1. Un material dieléctrico proporciona una pequeña separación de las placas sin que hagan
contacto.
2. Un dieléctrico aumenta la capacitancia de un condensador.
3. Se pueden usar altos voltajes sin peligro de que el dieléctrico alcance el punto de ruptura.
4. Un dieléctrico a menudo proporciona una mayor resistencia mecánica.
Los electrones en el dieléctrico no tienen la libertad de dejar sus átomos correspondientes, pero sí de desplazarse ligeramente (corrimiento) hacia la placa positiva
Los protones y los electrones de cada átomo se alinean
El material se ha polarizado y que los átomos forman dipolos.
La constante dieléctrica K
para un material concreto se define como la
razón
de la capacitancia C
de un condensador de acuerdo con el material que hay
entre sus placas y
la capacitancia Co en el vacío.
La constante dielectrica= permitividad relativa
Condensadores en paralelo y en serie
Conexión, en la que la placa positiva de un condensador está conectada a la placa negativa de otro, recibe el nombre de conexión en serie
En serie
La capacitancia efectiva total para dos condensadores en serie es
La capacitancia equivalente del circuito
completo es Q = CV
Energía de un condensador cargado
Este trabajo equivale a la energía potencial electrostática de un condensador cargado
La energía potencial almacenada en un condensador cargado
se determina mediante cualquiera de las relaciones
siguientes:
Resumen
Ejemplo en Medicina
objeto que ejerce una fuerza
magnética se le llama imán
Ley de la fuerza magnética establece que:

Polos magnéticos iguales se repelen y polos magnéticos diferentes se atraen
CAMPOS MAGNETICOS
Todo imán está rodeado por un espacio-> CM

Las líneas de campo magnético, llamadas
líneas de flujo
, son muy útiles para visualizar los campos magnéticos
Las líneas de flujo magnético
salen del polo norte de un imán y entran en el polo sur
, no tienen puntos iniciales o finales, forman espiras
La teoría moderna del magnetismo
El magnetismo es una propiedad de la
carga en movimiento y está estrechamente relacionado con el fenómeno eléctrico
Teoría clásica;
los átomos individuales de una sustancia magnética son, en efecto, diminutos imanes con polos norte y sur
Los
átomos
en un material magnético están
agrupados en microscópicas regiones
magnéticas conocidas como
dominios
.
Inducción magnética
La introducción de un campo
magnético provoca la alineación de los dominios, yeso da por resultado la magnetización
Es sólo temporal, y cuando se retira el campo, los dominios gradualmente se vuelven a desorientar
Si los dominios permanecen alineados en cierto grado después de que el campo se ha eliminado, se dice que el material está permanentemente magnetizado.
Retentividad
Saturación magnética: límite para el grado
de magnetización que experimenta un material
Densidad de flujo y permeabilidad
La densidad de flujo magnético en una región de un campo magnético es el
número de líneas de flujo que pasan a través de una unidad de área perpendicular en esa región.
UNIDAD: SI WEBER (WB)

TESLA
Un campo magnético se ve afectada fuertemente por la
naturaleza del medio o por la naturaleza del material
intensidad del campo magnético (H)
La permeabilidad del espacio libre
(vacío)
tiene la siguiente magnitud en unidades del SI:
Los materiales magnéticos se clasifican:
Permeabilidad, comparada con la que le corresponde al espacio vacío
Permeabilidad Relativa
Materiales diamagnéticos y paramagnéticos

Faraday
descubrió que el movimiento de un imán al acercarse o alejarse de un circuito eléctrico produce una corriente en el circuito.
Campo magnético y corriente eléctrica
Fuerza sobre una carga en movimiento
La regla de la mano derecha:

Extienda la mano derecha con los dedos apuntando
en la dirección del campo B y el pulgar apuntando en la dirección de
la velocidad v de la carga en movimiento. La palma abierta está de cara a la
fuerza magnética F sobre una carga positiva.
Si la carga en movimiento es negativa, la dirección de la fuerza se determina siguiendo el
mismo procedimiento pero usando la mano izquierda.
La dirección de la fuerza magnética es opuesta a la dirección para una carga positiva.
La magnitud de la fuerza magnética es directamente proporcional
a la magnitud de la
carga q
y a su
velocidad v
.
Fuerza sobre un conductor por el que circula una
corriente
Cuando una
corriente eléctrica I
circula por un conductor que yace en un campo magnético
B, cada
carga q
que fluye a través del conductor experimenta una
fuerza magnética F.
La magnitud de la fuerza sobre una carga en movimiento v
aría según la dirección de la velocidad
, así la F sobre un conductor por el que fluye corriente depende del
ángulo
e que forma la corriente respecto al campo B
Campo magnético de un conductor largo y recto
Ampere (conductor recto):
Regla del pulgar de la
mano derecha
Si el conductor se toma con la mano derecha de modo que el pulgar apunte
en la dirección de la corriente convencional, los demás dedos que sujetan al
conductor indicarán la dirección del campo magnético
En casos especiales del vacío, el aire y los medios no magnéticos, la permeabilidad es:

Las líneas de flujo magnético son más numerosas en un solenoide con núcleo
de hierro que en un solenoide en aire
Histéresis
Es tan sólo función del número de espiras (N), de la corriente (l)y de la longitud del solenoide (L) a
intensidad magnética se expresa en
amperes por metro
Histéresis es el retraso de la magnetización respecto a la intensidad magnética.
Resumen
Ejemplo
La energía interna se relaciona con lo
caliente o lo frío
que está un cuerpo recibe el nombre de
energía térmica
Representa la energía interna total de un objeto: la suma de sus energías moleculares potencial y cinética
Equilibrio Térmico
Se dice que dos objetos
se encuentran en equilibrio térmico si y sólo si tienen
la misma temperatura
Todos los objetos deben tener una nueva
propiedad fundamental
Temperatura
Transferencia de energía térmica que se
debe tan sólo a una
diferencia de temperatura
se define como
calor
Medición de la temperatura
t=kX
Escala de temperaturas
El punto
fijo inferior
(punto de congelación) es
la temperatura a la cual
el agua y el hielo coexisten
en equilibrio térmico bajo
una presión de
1 atm.
El punto
fijo superior
(punto de ebullición)
es la temperatura a la
cual el agua
y el vapor coexisten en
equilibrio bajo una
presión de
1 atm.
Escala de Celsius
Escala de Fahrenheit.
El termómetro de gas
Termómetro a volumen constante
Termómetro
a presión constante
Escala de temperatura absoluta
V=kt
La escala Kelvin se relaciona con la escala Celsius mediante la fórmula
Escala Rankine
: punto de cero absoluto a -460°F , y los intervalos de grado son idénticos al intervalo de grado Fahrenheit.
Dilatación lineal


A medida que la temperatura aumenta, se incrementa la amplitud
Un cambio de un sólido en una dimensión se llama
dilatación lineal
Dilatación superficial
Coeficiente de dilatación superficial
(gama) es aproximadamente
el
doble del coeficiente
de dilatación lineal
.
Dilatación volumétrica
La
dilatación del material calentado
es la misma en
todas direcciones
; el
volumen
de un líquido, gas o sólido tendrá un incremento en volumen predecible al
aumentar la temperatura
El símbolo beta es el coeficiente de dilatación volumétrica
Dilatación anómala del agua
El hielo ocupa un volumen mayor que el agua
El agua formada aún contiene
grupos de moléculas enlazadas en
esa estructura cristalina abierta
Estructuras empiezan a romperse,
las moléculas se mueven
muy juntas, aumentando la densidad
Ejemplo en Medicina
Resumen
CANTIDAD DE CALOR:
Unidad de energía del SI joule
Una caloría (cal) es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de
un gramo de agua en un grado Celsius
Una kilocaloría (kcal) es la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de un kilogramo de agua en un grado Celsius
(1 kcal = 1000 cal)
Una unidad térmica británica (Btu) es la cantidad de calor necesaria para elevar
la temperatura de una libra patrón (lb) de agua en un grado Fahrenheit.
1 cal = 4.186 J
1 kcal 4186 J
1 Btu = 778 ft . lb
Cantidad de energía térmica requerida para elevar la temperatura de una sustancia, varía para diferentes materiales
Capacidad de calor específico
Capacidad calorífica
de un cuerpo es la relación del calor suministrado respecto
al correspondiente incremento de temperatura del cuerpo.
Calor específico
de un material es la cantidad de
calor necesario para elevar
un grado la temperatura de una unidad de masa
Medición del calor
Calor energía térmica
absorbida o liberada
durante un cambio de temperatura.
Calor perdido = calor ganado

Cambio de fase
Aumenta una cierta cantidad de calor,
la rapidez de sus moléculas aumenta y
su temperatura se eleva


La elevación de temperatura es directamente proporcional a la cantidad de calor suministrado e inversamente proporcional a la masa de la sustancia
3 FASES
Fusión
PUNTO DE FUSION
El
calor latente de fusión
de una sustancia es el calor por
unidad de masa
necesario para cambiar la sustancia de la
fase sólida a la líquida
a su temperatura
de fusión.
LIQUIDO A GAS: vaporización/ punto de ebullición
El
calor latente de vaporización
de una sustancia es el calor por unidad de masa necesario para cambiar la sustancia de
líquido a vapor
a su temperatura de ebullición.
Calor de combustión
Cantidad de calor por unidad de masa, o por unidad de volumen, cuando la sustancia se quema por completo
EJEMPLO
RESUMEN
Métodos principales por los que ocurre tal intercambio de calor:

conducción, convección y radiación
Conducción:
proceso por el que se transfiere energía térmica mediante colisiones de moléculas adyacentes a lo largo de un medio material

Convección:
es el proceso por el que se transfiere calor por medio del movimiento
real de la masa de un fluido
Radiación: proceso por el que el calor se transfiere mediante ondas
electromagnéticas.
La conductividad
térmica de una sustancia es una medida de su capacidad para c
onducir el calor
y se define por medio de la relación:
Aislamiento: el valor R
Corriente de convección:
Corriente de líquido o de gas que absorbe
energía de un lugar y lo lleva a otro, donde
lo libera a una porción más fría del fluido
Convección natural:
Movimiento de un fluido es causado por una diferencia de
densidad originada por un cambio de temperatura
Convección forzada:
Fluido es obligado a moverse por la acción de una bomba o unas aspas
Los objetos con una temperatura superior al cero absoluto emiten energía radiante

A medida que la temperatura se eleva, esa razón aumenta rápidamente y la radiación predominante corresponde a longitudes de onda más cortas
Absorbedor ideal:
objeto que absorbe toda la radiación que incide sobre su superficie
Radiador ideal
La emisividad
, medida de la capacidad de un cuerpo para absorber o
emitir radiación térmica.
Ley Stefan-Boltzmann
Razón de radiación R
Ley de Prevost del intercambio de calor:
Un cuerpo que se halla a la misma
temperatura que sus alrededores
irradia y absorbe calor con la misma razón
Razón de radiación neta = razón de emisión de energía - razón de absorción de energía
RESUMEN
EJEMPLO T.F
LEY DE TORRICELLI
Si en un recipiente que no está tapado se encuentra un fluido y se le abre al recipiente un orificio la velocidad con que caerá ese fluido será:
Número de Reynolds
N=dVD/n
CAUDAL
Cantidad de fluido que pasa
en una unidad de tiempo
Se identifica con el flujo volumétrico o volumen que pasa por un área dada en la unidad de tiempo, menos frecuentemente, se identifica con el flujo másico o masa que pasa por un área dada en la unidad de tiempo
Si la velocidad forma un ángulo:
Si la velocidad del fluido no es uniforme o si el área no es plana:
dS=ndA
n
es el vector unitario
normal a la superficie

dA
un elemento
diferencial de área
Si se tiene una superficie
S
que encierra un volumen
V1
, el teorema de la divergencia establece que el flujo a través de la superficie es la integral de la divergencia de la velocidad
v
en ese volumen
Principio de Bernoulli
Es la formulación, a lo largo de una línea de flujo, de la
Ley de conservación de la energía
RESUMEN
EJEMPLO
HIDROESTATICA
Estudia los fluidos en estado de reposo;
es decir, sin que existan fuerzas
que alteren su movimiento o posición.
Principio de Pascal
La presión aplicada sobre un fluido no compresible contenido en un recipiente indeformable se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y a todas partes del recipiente.
Compresibilidad
como la capacidad que tiene un fluido para disminuir el volumen que ocupa al ser sometido a la acción de fuerzas.
Principio de Arquímedes
Afirma que todo cuerpo sólido sumergido total o parcialmente en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba con una fuerza igual al peso del volumen de fluido desalojado.
Propiedades de los fluidos
Propiedades primarias o termodinámicas:

Densidad
Presión
Energía interna
Entalpía
Entropía
Calores específicos
Propiedades secundarias

Caracterizan el comportamiento específico de los fluidos
Viscosidad
Conductividad térmica
Tensión superficial
Compresión
Densidad o masa específica
En el sistema internacional se mide
en kilogramos / metro cúbico
Peso específico
Sistema internacional se mide en
Newton / metro cúbico
Presión hidrostática
Presión se define como
fuerza sobre unidad de superficie
, o bien que la
presión es la magnitud
que indica cómo se
distribuye la fuerza
sobre la superficie en la cual está aplicada.
P=F/A
Presión y profundidad
La presión en un fluido en
equilibrio aumenta con la profundidad
, de modo que las
presiones serán uniformes
sólo en superficies planas horizontales en el fluido.
P=d.h.g
Unidad de Presión
Pascal: N/m2
Medidores de presión
Ejemplo
Resumen
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