Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

Final Fisica 2

No description
by

sabrina dolly

on 9 June 2014

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Final Fisica 2

El rendimiento térmico o eficiencia de una máquina térmica es un coeficiente calculado como el cociente de la energía producida (en un ciclo de funcionamiento) y la energía suministrada a la máquina (para que logre completar el ciclo termodinámico). Lo que obtenemos es el trabajo neto útil, | W | . Lo que nos cuesta es el calor Qc, que introducimos en la combustión. No podemos restarle el calor
| Qf | ya que ese calor se cede al ambiente y no es reutilizado.


Sustituyendo el trabajo como diferencia de calores




Esta es la expresión general del rendimiento de una máquina térmica.
Intercambio de energía interna
De los cuatro procesos que forman el ciclo cerrado, no se intercambia calor en los procesos
adiabáticos A→B y C→D, por definición. Sí se intercambia en los dos procesos isóbaros.
En la combustión B→C, una cierta cantidad de calor Qc (procedente de la energía interna
del combustible) se transfiere al aire. Dado que el proceso sucede a presión constante, el calor
coincide con el aumento de la entalpía ya que es un proceso irreversible.


El subíndice "c" viene de que este calor se intercambia con un supuesto foco caliente.
En la expulsión de los gases D→A el aire sale a una temperatura mayor que a la entrada,
liberando posteriormente un calor | Qf | al ambiente. En el modelo de sistema cerrado,
en el que nos imaginamos que es el mismo aire el que se comprime una y otra vez en el
motor, modelamos esto como que el calor | Qf | es liberado en el proceso D→A, por
enfriamiento. El valor absoluto viene de que, siendo un calor que sale del sistema al
ambiente, su signo es negativo. Su valor, análogamente al caso anterior, es


El subíndice "f" viene de que este calor se cede a un foco frío, que es el ambiente.

Trabajo realizado
En este ciclo se realiza trabajo en los cuatro procesos. En dos de ellos el trabajo es
positivo y en dos es negativo.
En la compresión de la mezcla A→B, se realiza un trabajo positivo sobre el gas.
Al ser un proceso adiabático, todo este trabajo se invierte en incrementar la energía
interna, elevando su temperatura:


En la combustión el gas se expande a presión constante, por lo que el trabajo
es igual a la presión por el incremento de volumen, cambiado de signo:




Final Fisica 2
Primer parcial
Segundo parcial
LENTES
Tercer parcial
Motor a reacción
Alumna:
Docente:
ONDAS SONORAS
Fenómenos del sonido


Se presentó un sistema acústico de detección de bombas a distancia. La tecnología conlleva un aumento de la seguridad, ya que permite no acercarse a objetos sospechosos y es la primera en el mundo capaz de distinguir entre los explosivos de baja y de alta potencia.
Según los científicos, para detectar el contenido de dispositivos de materiales rígidos como el metal deben usarse ondas ultrasónicas cortas. Para los materiales más blandos, como el plástico, deben usarse ondas más largas: subsónicas o infrasónicas.
Su sistema consiste en un conjunto de antenas que enfoca un haz acústico intenso sobre un presunto artefacto explosivo improvisado. Al mismo tiempo, un instrumento llamado vibrómetro láser apunta a la carcasa del objeto y registra cómo la carcasa vibra en respuesta. La naturaleza de las vibraciones puede revelar la naturaleza de lo hay dentro del contenedor.
En el marco de sus experimentos, los ingenieros crearon dos blancos. Uno, a base de un material inerte que simulaba las propiedades físicas de los explosivos de bajo rendimiento. El otro, simulando un explosivo de alto rendimiento. El vibrómetro láser se orientó a la parte superior de la tapa de plástico que se correspondía a la parte exterior de la carcasa de la 'bomba'. Las pruebas mostraron unas diferencias muy claras en los patrones de vibración de las dos tapas, lo que permitió a los investigadores distinguir entre los dos materiales.
El complejo es capaz de distinguir también entre un recipiente vacío, uno lleno de agua y uno lleno de una sustancia arcillosa. Para el experimento se usaron envases de plástico de leche. En este caso, las ondas acústicas las generó un dispositivo llamado 'destornillador aéreo'. La jarra vacía generó las vibraciones más grandes.




Ondas, el último y más sonado método para detectar bombas a distancia










Cresta
es el punto de máxima elongación o máxima amplitud de la onda; es decir, el punto de la onda más separado de su posición de reposo.
Valle
es el punto más bajo de una onda.
Nodo
es el punto donde la onda cruza la línea de equilibrio.
A es la amplitud de una onda
La amplitud es la distancia vertical entre una cresta y el punto medio de la onda
La longitud de onda λ
es la distancia entre dos crestas o valles seguidos. Se mide en unidades de longitud.
El periodo T
es el tiempo requerido para que el movimiento de oscilación de la onda describa un ciclo completo.
La frecuencia f
es el número de ciclos completos transcurridos en la unidad de tiempo (por ejemplo, un segundo). Es medida en hercios.
Elongación
es la distancia que hay, en forma perpendicular, entre un punto de la onda y la línea de equilibrio.
Rapidez de onda
(o velocidad si es especifica la dirección) depende de la naturaleza del medio y esta dado por la longitud de onda λ en el tiempo de un periodo T.

√ = λ / T = λ f

Ondas infrasónicas:
Son las que tiene frecuencias debajo del intervalo audible. Por ejemplo las ondas producidas por un terremoto.

Los audibles
: Ondas sonoras que están dentro del intervalo de sensibilidad del oído humano, de 20 Hz a 20000Hz. Se genera de diversas maneras, con instrumentos musicales, cuerdas vocales humanas y altavoces.

Las ondas sonoras son las que pueden estimular al oído y al cerebro humano. Estas ondas se miden en Hercios (Hz), una unidad de frecuencia que corresponde al número de ondas que caben en un tiempo determinado (un segundo normalmente). La onda se propaga gracias a la compresión, expansión del
medio por el que se difunde. Estas variaciones de presión son las que
alcanzan el oído humano y provocan en el tímpano vibraciones de idéntica
frecuencia, originando, a través del cerebro, una sensación sonora. Pero
no todas las ondas pueden ser percibidas por el oído humano, esto depende
de la intensidad del sonido que varia de acuerdo la transferencia de energía
que se transmite en la propagación de la onda.
Estas se diferencian en:

Ondas Longitudinales
:
Son todas aquellas ondas en las que la dirección del movimiento oscilatorio, de las partículas del medio por el cual se propaga la onda, es igual a la dirección de propagación de la onda.

Según su oscilación pueden clasificarse
en ondas transversales y longitudinales

Ondas Transversales
: Son todas
aquellas ondas en las que la
dirección del movimiento oscilatorio,
de las partículas del medio por el
cual se propaga la onda, es
perpendicular a la dirección de
propagación de la onda.

El timbre
está relacionado con la
forma o la gráfica de la onda. El
timbre es la cualidad del sonido
que nos permite distinguir entre
dos sonidos de la misma intensidad y altura. Podemos así distinguir si una nota ha sido tocada por un piano o un clarinete.

El tono
está relacionado con la frecuencia.
El tono de un sonido depende únicamente
de su frecuencia, es decir, del número de oscilaciones por segundo. La altura de un
sonido corresponde a nuestra percepción
del mismo como más grave o más agudo.
Cuando mayor sea la frecuencia, más agudo será el sonido.



C
aracterísticas físicas del sonido
Un sonido sencillo puede describirse en su totalidad especificando tres características de su
percepción: el tono, la intensidad y el timbre.

Tono ------ Frecuencia
Intensidad (sonoridad) ------ Amplitud
Timbre ------- Forma de la onda


La sonoridad
está relacionada con la
intensidad del sonido. La intensidad
de un sonido viene determinada por
la amplitud del movimiento oscilatorio, subjetivamente, la intensidad de un
sonido corresponde a nuestra
percepción del mismo como más o
menos fuerte. Cuando elevamos el
volumen de la cadena de música o
del televisor, lo que hacemos es
aumentar la intensidad del sonido.

Reflexión
: Es el reflejo del sonido sobre una superficie retornando al ambiente que la limita.
Cuando una onda sonora encuentra una superficie grande comparada con su longitud de
onda, sufre una reflexión. La onda puede seguir la misma dirección con que venia, pero en
sentido contrario o puede cambiar de dirección después de chocar con la superficie.
Ejemplo: el eco. La señal acústica original se ha extinguido, pero aún nos es devuelto
sonido en forma de onda reflejada. El eco se explica por que la onda reflejada nos llega
en un tiempo superior al de la persistencia acústica
Existen muchos fenómenos del sonido interesantes, donde encontramos:
Refracción:
Se produce al cambiar de medio en donde las ondas
sonoras pasan por una región en la que la densidad del aire es
diferente. Debido a este cambio de medio, la velocidad del sonido
varía y esta variación produce un cambio de dirección respecto a la
onda incidente.
Difracción:
Es la propiedad que tiene el
sonido para rodear obstáculos
o propagarse por cierto espacio
a través de una abertura donde los
frentes de onda que pasan, se
convierten en centros emisores en los
puntos que son interceptados por el obstáculo.
Una onda sonora es una onda longitudinal que transmite lo que se asocia con sonido. Las ondas sonoras pueden viajar a través de cualquier medio material (solido, liquido y gaseoso) con una velocidad que depende de las propiedades del medio.
Cuando las partículas viajan en el medio vibran para producir cambios de densidad y presión a lo largo de la dirección de movimiento de la onda. Estos cambios originan una serie de regiones de alta y baja presiones llamadas condensaciones y rarefacciones, dando lugar a la presión sonora que es la responsable, por medio de las vibraciones, de llegar al oído y así nosotros poder escuchar.

Interferencia:
Si dos o más ondas se traslapan en la misma región del espacio,
los efectos resultantes se denominan interferencia. La amplitud resultante puede ser mayor o menor que la de cada onda individual, dependiendo de si las ondas están en fase (interferencia constructiva) o desfasadas (interferencia destructiva).
Efecto doppler:
es una variación en la frecuencia del sonido que se percibe, debido al movimiento de la fuente del sonido.
Unos de los ejemplos mas comunes es cuando una persona que se encuentra en la orilla de la carretera y en ese instante se acerca un auto tocando bocina, esa persona distingue el cambio en el tono del sonido según el auto se acerca y luego se aleja. Esta variación en el tono se debe al llamado efecto Doppler
Actualidad y ondas sonoras
Eficiencia según la temperatura
Sustituyendo las expresiones del calor que entra en el sistema, | Qc | , y el que sale de él, | Qf | , obtenemos la expresión del rendimiento


Vemos que el rendimiento no depende de la cantidad de aire que haya en la cámara, ya que n se cancela.
Podemos simplificar estas expresiones observando que B→C y D→A son procesos isóbaros, por lo que

y que A→B y C→D son adiabáticos, por lo que cumplen la ley de Poisson (suponiéndolos reversibles)


sustituyendo aquí la ecuación de los gases ideales V = nRT / p nos quedan las relaciones entre presiones y temperaturas ,y reemplazando la igualdad de presiones, obtenemos el rendimiento


esto es, la eficiencia depende solamente de la temperatura al inicio y al final del proceso de compresión, y no de la temperatura tras la combustión, o de la cantidad de calor que introduce ésta.
Puesto que TB < TC, siendo TC la temperatura máxima que alcanza el aire, vemos ya que este ciclo va a tener un rendimiento menor que un ciclo de Carnot que opere entre esas las temperaturas TA y TC.

Eficiencia según la presión
Aplicando de nuevo la relación de Poisson podemos expresar el rendimiento como
con r = pB / VA la relación de presión entre la presión final y la inicial.


La eficiencia teórica de un ciclo Brayton depende, por tanto, exclusivamente de la relación de presiones.
Un motor a reacción es una máquina térmica convierte la energía térmica en energía mecánico.
A la vez, es un sistema de propulsión cuyo principio de funcionamiento esta basado en la aplicación
de la Segunda y la Tercera Ley de Newton:
1ª Ley de Newton : Todo cuerpo permanece en estado de reposo o velocidad constante (aceleración = 0) cuando se le deja libre sin que actúe ninguna fuerza sobre él.
2ª Ley de Newton: No se puede transformar todo el calor en trabajo.
3ª Ley de Newton: A toda acción de una fuerza, hay una reacción igual actuando en la misma dirección pero en sentido contrario.
Entonces podemos considerar que los motores a reacción son todos aquellos que utilizan una serie de gases, que expulsados a gran velocidad y presión, ejercen una fuerza en sentido contrario, que podríamos llamar impulso o avance.

Clasificación de los motores a reacción
Los motores a reacción son todos aquellos que funcionan según la ley de acción y reacción. Por lo tanto este nombre engloba
tanto a los motores que vemos en los aviones de línea, como a los motores-cohete.
Una clasificación típica es:
Motores autónomos
: son aquellos que no necesitan de una atmósfera para funcionar, porque además de tener depósitos
para el combustible, también tienen depósitos de aire. Son los motores cohete. Se usan para naves espaciales, puesto que
al no necesitar de una atmósfera, pueden funcionar en el espacio. En aviación, el avión más famoso en usar este tipo de
motor fue el Messerschmitt Me-163 Komet.
Motores no autónomos:
Son los que no pueden funcionar por sí mismos, puesto que necesitan de una atmósfera para
obtener el aire. Son los motores normales y corrientes. Ejemplo: turbofan (aviones comerciales).


Motor a reacción
3ª Ley de Newton
Ciclo de Brayton
sistema abierto
real
Maquina térmica
Este trabajo es negativo, ya que es el aire, al expandirse, el que realiza el trabajo. Aplicando la ecuación de los gases ideales y que pB = pC, podemos escribir este trabajo como


En la expansión C→D es el aire el que realiza trabajo sobre el pistón. De nuevo este trabajo útil equivale a la variación de la energía interna

este trabajo es negativo, por ser el sistema el que lo realiza.
En el enfriamiento en el exterior tenemos una compresión a presión constante:


El trabajo neto realizado sobre el gas es la suma de los cuatro términos


Aplicando la ley de Mayer (relaciona su capacidad calorífica a presión constante con su capacidad calorífica a volumen constante)

este trabajo se puede expresar como


Por tratarse de un proceso cíclico, la variación de la energía interna es nula al finalizar el ciclo. Esto implica que el calor neto introducido en el sistema es igual al trabajo neto realizado por este, en valor absoluto.



sistema cerrado
ideal
El ciclo de trabajo de este tipo de motores es el de Brayton, también conocido como ciclo Joule o ciclo Froude, es un ciclo termodinámico consistente, en su forma más sencilla, en una etapa de compresión adiabática, una etapa de calentamiento isobárico y una expansión adiabática de un fluido termodinámico compresible. El Ciclo Brayton es un proceso cíclico y es un sistema abierto ya que el aire que escapa no es el mismo que entra por la boca de la turbina, pero dado que entra en la misma cantidad y a la misma presión se puede considerar como un ciclo cerrado y a su vez, esto facilita el análisis termodinámico. Las etapas del proceso son las siguientes:
Admisión
El aire frío y a presión atmosférica entra por la boca de la turbina
Compresor
El aire es comprimido y dirigido hacia la cámara de combustión mediante un compresor (movido por la turbina). Puesto que esta fase es muy rápida, se modela mediante una compresión adiabática A→B.
Cámara de combustión
En la cámara, el aire es calentado por la combustión del queroseno. Puesto que la cámara está abierta el aire puede expandirse, por lo que el calentamiento se modela como un proceso isóbaro B→C.
Turbina
El aire caliente pasa por la turbina, a la cual mueve. En este paso el aire se expande y se enfría rápidamente, lo que se describe mediante una expansión adiabática C →D.
Escape
Por último, el aire enfriado (pero a una temperatura mayor que la inicial) sale al exterior. Técnicamente, este es un ciclo abierto ya que el aire que escapa no es el mismo que entra por la boca de la turbina, pero dado que sí entra en la misma cantidad y a la misma presión, se hace la aproximación de suponer una recirculación. En este modelo el aire de salida simplemente cede calor al ambiente y vuelve a entrar por la boca ya frío.
LENTES
Las lentes son objetos transparentes (normalmente de vidrio), limitados por dos superficies, de las que al menos una es curva. Las lentes más comunes se basan en el distinto grado de refracción
que experimentan los rayos de luz al incidir en puntos diferentes de
la lente. Entre ellas están las utilizadas para corregir los problemas
de visión en gafas, anteojos o lentillas. También se usan lentes, o
combinaciones de lentes y espejos, en telescopios y microscopios.
Las lentes se clasifican según la desviación que ejercen sobre los
rayos luminosos que pasan por ellas. Con base en dicho criterio
se pueden distinguir dos grupos generales: convergente y divergente.


Formación de las imágenes de lentes convergentes
Rayos principales
1. Rayo que incide paralelamente al eje principal de una lente convergente se refracta
pasando por el punto focal.
2. Rayo que incide pasando por el centro óptico de una lente convergente se refracta sin
cambiar de dirección.
3. Rayo que incide pasando por el punto focal de una lente convergente se refracta paralelamente al eje principal.

Lente biconvexa
(convergente)
Lente bicóncava
(divergente)
Estas lentes se las puede diferenciar de
forma analítica según la siguiente formula:



f= foco
do= distancia del objeto
di= distancia de la imagen
Donde si f >0, la lente sera convergente y
en su defecto, si f<0 la lente sera
divergente.
Las lentes convergentes (o positivas) son más gruesas por el centro que por el borde, y concentran (hacen converger) en un punto los rayos de luz que las atraviesan. A este punto se le llama foco (F) y la separación entre él y la lente se conoce como distancia focal (f).
Pueden ser:
biconvexa,
plano convexa,
menisco convergente.


En las lentes convergentes las imágenes pueden ser reales o virtuales, eso depende de la distancia del objeto con respecto a la lente.

Las lentes divergentes (o negativas) son más gruesas por los bordes y presentan una estrechez muy pronunciada en el centro. Estas lentes se caracterizan porque al ser atravesadas por un haz de rayos luminosos, provocan que el haz se disperse (los rayos se separan entre si). Por este motivo, tanto las imágenes que se obtienen como los focos de las lentes son virtuales. El hecho de generar focos virtuales hace que las lentes divergentes sean también conocidas como "lentes negativas".
Pueden ser:
Bicóncavas
Plano cóncavas
menisco divergente
Elementos de las lentes
Una lente está compuesta por dos superficies
esféricas, cada una con su centro de curvatura.
La línea que une los centros de curvatura se
llama eje principal.

El centro geométrico de la lente es el Centro óptico, O. Tiene la propiedad de que todo rayo que pasa por él no sufre desviación alguna.
Centro de curvatura, C y C', son los centros de las superficies que forman sus caras.
El eje principal, es la recta que pasa por el centro óptico y es perpendicular al plano óptico. Todas las rectas que pasan por el Centro óptico son
ejes secundarios.

Los 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. El foco principal imagen
en las lentes convergentes es el punto situado sobre el
eje en el que inciden los rayos que vienen paralelos al
eje principal. En las lentes divergentes es el punto del
eje del que parecen diverger los rayos que vienen del
infinito después de atravesarla. Y la distancia focal f,
es la distancia entre el centro óptico O y el foco F.

Tipos de lentes
Algunas anomalías del ojo humano
La
hipermetropía
se presenta cuando el diámetro anteroposterior del globo ocular es corto o cuando la cara anterior del cristalino es casi plana. La persona que sufre esta anomalía no ve bien de cerca y su defecto se corrige con lentes biconvexas (ven borrosos objetos cercanos)

La
miopía
se produce cuando el diámetro anteroposterior del globo ocular es demasiado largo o cuando la cara anterior del cristalino es demasiado convexa.
Lo que padecen de esta anomalía no ven bien a la distancia y necesitan lentes bicóncavas (ven mal de lejos)

El
astigmatismo
se presenta como distorsión en las imágenes, causada por una cornea asimétrica, es decir, en lugar de ser esférica se encuentra achatada por los polos generando distintos radios de curvatura en cada uno de sus ejes principales. El efecto de esta deformación, es una vision borrosa tanto de lejos como de cerca. Esta anomalía se corrige con lentes cilíndricas.

La
presbicia
es el resultado del envejecimiento natural del ojo.
Se corrige con una lente menisco convergente.

Las anomalías o afecciones visuales son errores de refracción muy habituales. Estas complicaciones producen un enfoque incorrecto de las imágenes sobre la retina, lo que causa una visión distorsionada. Generalmente, el problema se soluciona con el uso de lentes de contacto o anteojos, entre otros métodos.
Estos defectos refractivos causan distintas fallas en la vista donde se presentan las siguientes:
Rayos principales para lentes divergentes
1. Rayo que incide paralelamente al eje principal de una lente divergente se refracta de manera que su prolongación pasa por el primer foco.
2. Rayo que incide pasando por el centro óptico de una lente divergente se refracta sin cambiar de dirección.
3. Rayo que incide en una lente divergente de modo que su prolongación pase por el segundo foco se refracta paralelamente al eje principal.













Aunque para lentes divergentes se tiene siempre que la imagen resultante es virtual, derecha y de menor tamaño, la aplicación de estas reglas permite obtener fácilmente la imagen de un objeto situado a cualquier distancia de la lente.
Rendimiento
Una onda consiste en la propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio, por ejemplo, densidad,presión, etc... El medio perturbado puede ser de naturaleza diversa como aire, agua, un trozo de metal e, incluso, inmaterial como el vacío. Cuando estas ondas necesitan propagarse en un medio material,se llaman ondas mecánicas y cuando pueden propagarse en el vacío son las ondas Electromagnéticas.
Otra de las características, es la rapidez por la cual se mueve la onda a través de un medio. Esto, depende de la elasticidad del medio y de su densidad. En general, los solidos son mas elásticos que los líquidos y a su vez mucho mas que los gases; por ende, en los solidos la rapidez sera mayor que en los otros estados aunque esto se puede modificar con la temperatura del medio.
Onda Sonora
Ondas ultrasónicas
: Son aquellas cuya frecuencia está por arriba del intervalo audible
por ejemplo pueden generarse por vibraciones de alta frecuencia en cristales. Todas pueden ser longitudinales o transversales en sólidos, aunque solo pueden ser longitudinales en fluidos.

Actualidad y ondas sonoras
Se presentó un sistema acústico de detección de bombas caseras a distancia. La tecnología conlleva un aumento de la seguridad, ya que permite no acercarse a objetos sospechosos y es la primera en el mundo capaz de distinguir entre los explosivos de baja y de alta potencia.
Ejemplos que caracterizan los tipos de onda
Reflexión:
se refiere al fenómeno por el cual una onda se absorbe o regresa.
Una onda se refleja (rebota al medio del cual proviene) cuando se encuentra con un obstáculo que no puede traspasar ni rodear. El tamaño del obstáculo y la longitud de onda determinan si una onda rodea el obstáculo o se refleja en la dirección de la que provenía. Si el obstáculo es pequeño en relación con la longitud de onda, el sonido lo rodeara (difracción), en cambio, si sucede lo contrario, el sonido se refleja (reflexión). Si la onda se refleja, el ángulo de la onda reflejada es igual al ángulo de la onda incidente, de modo que si una onda sonora incide perpendicularmente sobre la superficie reflejante, vuelve sobre sí misma.
/home/javier/Escritorio/reso.png
Full transcript