sábado, 21 de julio de 2018

Electricidad

FÍSICA DE SÉPTIMO GRADO (7°)
ELECTRICIDAD



Es el conjunto de fenómenos físicos relacionados con la presencia y flujo de cargas eléctricas. 
Es un flujo de electrones a través de un medio que sea capaz de permitir su circulación.
Se manifiesta en una gran variedad de fenómenos como los rayos, la electricidad estática, la inducción electromagnética o el flujo de corriente eléctrica. Es una forma de energía tan versátil que tiene un sinnúmero de aplicaciones

La electricidad se manifiesta mediante varios fenómenos y propiedades físicas:
  1. Carga eléctrica: una propiedad de algunas partículas subatómicas, que determina su interacción electromagnética. La materia eléctricamente cargada produce y es influida por los campos electromagnéticos.
  2. Corriente eléctrica: un flujo o desplazamiento de partículas cargadas eléctricamente por un material conductor. Se mide en amperios.
  3. Campo eléctrico: un tipo de campo electromagnético producido por una carga eléctrica, incluso cuando no se está moviendo. El campo eléctrico produce una fuerza en toda otra carga, menor cuanto mayor sea la distancia que separa las dos cargas. Además, las cargas en movimiento producen campos magnéticos.
  4. Potencial eléctrico: es la capacidad que tiene un campo eléctrico de realizar trabajo. Se mide en voltios.
  5. Magnetismo: la corriente eléctrica produce campos magnéticos, y los campos magnéticos variables en el tiempo generan corriente eléctrica.

LÍNEA DE TIEMPO DE LA ELECTRICIDAD





1. CARGA ELÉCTRICA


La materia está constituida por unas partículas elementales llamadas átomos.

Dentro de cada átomo es posible distinguir dos zonas. La zona central llamada núcleo, concentra unas partículas subatómicas que tienen carga eléctrica positiva llamadas protones y otras partículas neutras, desde el punto de vista de la carga eléctrica, llamados neutrones.

Rodeando al núcleo se localiza la corteza. En esta zona se mueven los electrones, que son partículas con carga eléctrica negativa, girando en orbitales que envuelven al núcleo.

Los responsables de todos los fenómenos eléctricos son los electrones, porque pueden escapar de la órbita del átomo y son mucho más ligeros que las otras partículas.

En general, los materiales son neutros; es decir, el material contiene el mismo número de cargas negativas (electrones) y positivas (protones). Sin embargo, en ciertas ocasiones los electrones pueden moverse de un material a otro originando cuerpos con cargas positivas (con defecto de electrones) y cuerpos con carga negativa (con exceso de electrones), pudiendo actuar sobre otros cuerpos que también están cargados. Por tanto, para adquirir carga eléctrica, es decir, para electrizarse, los cuerpos tienen que ganar o perder electrones.

Una característica de las cargas, es que las cargas del mismo signo se repelen, mientras que las cargas con diferente signo se atraen.

Basados en lo anterior, la carga eléctrica es una propiedad física propia de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión entre ellas. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos, siendo a su vez, generadora de ellos.

Electrización

Al proceso de dar carga eléctrica a un cuerpo se le llama electrización, véanlo en el siguiente vídeo:


Existes varias formas de electrizar un cuerpo, el que acabamos de ver es por inducción.

1. Electrización por frotamiento.

Cuando frotamos un cuerpo con otro cuerpo pueden pasar cargas eléctricas (electrones) de un cuerpo al otro. Uno queda cargado positivamente (el que pierde electrones) y otro queda cargado negativamente (el que gana electrones). En este caso la barra de plástico arranca electrones de la piel y se carga negativamente y la piel pierde electrones y se carga positivamente.

2. Electrización por inducción.

Cuando acercamos un cuerpo con carga eléctrica a otro cuerpo en éste se produce una separación de cargas. Las cargas del mismo signo se alejan y las cargas de distinto signo se acercan al cuerpo electrizado. Estas últimas, que están más cerca del cuerpo electrizado, hacen que los dos cuerpos se atraigan.

3. Electrización por contacto.

En el caso anterior si se tocan los cuerpos las cargas de distinto signo que están próximas se anulan, y el resultado es que ambos cuerpos quedan cargados con la misma carga por transferencia de cargas de un cuerpo al otro.

Para finalizar esta parte, observemos el siguiente vídeo:



Fuerzas entre cargas eléctricas

A comienzos del siglo XVIII ya se conocía experimentalmente que existían fuerzas de atracción y repulsión entre las cargas eléctricas. El primer científico que midió la intensidad de dichas fuerzas fue el físico francés Charles Augustin de Coulomb (1736-1806) hacia finales del siglo XVIII; en sus experimentos estableció la variación de la fuerza entre dos cargas según la distancia y medida.

Cuantificación de la carga

Normalmente, no se trabaja con la carga de un solo átomo, sino con cuerpos compuestos por millones y millones de átomos. Cuando un cuerpo se carga eléctricamente, esta carga es proporcional al número de electrones ganados o perdidos.
En el Sistema Internacional de medida (SI), la unidad de carga es el Culombio y su símbolo es la letra "C" y un Culombio corresponde a la carga de 6,25 millones de billones de electrones (6,25*1018) o sea 6.250.000.000.000.000.000 de electrones

Conservación de la carga

El principio de conservación de la carga establece que no hay destrucción ni creación neta de carga eléctrica, y afirma que en todo proceso electromagnético la carga total de un sistema aislado se conserva.
En un proceso de electrización, el número total de protones y electrones no se altera, sólo existe una separación de las cargas eléctricas. Por tanto, no hay destrucción ni creación de carga eléctrica, es decir, la carga total se conserva. Pueden aparecer cargas eléctricas donde antes no había, pero siempre lo harán de modo que la carga total del sistema permanezca constante.


En la próximo artículo: Corriente Eléctrica

Espero les haya sido de utilidad.

Sonido

FÍSICA DE NOVENO GRADO (9°)

SONIDO



El sonido es uno de los modos de comunicación mas importantes para muchos animales y lo producen con elementos de su propio cuerpo. Los seres humanos han desarrollado formas de producir sonidos mas complejas como los instrumentos musicales y medios para crear y captar sonidos como la ecografía y el sonar.

PRODUCCIÓN DEL SONIDO

Para producir sonido basta hacer vibrar un objeto en un medio material.
Cuando la barra del diapasón vibra, golpea las partículas de aire y hacen que se desplacen de un lado a otro generando zonas de compresión  y de distensión, en forma de onda, el sonido avanza en forma con la onda de presión.

Estas ondas longitudinales llegan al oído que hacen que la membrana del tímpano vibre y transforme esas vibraciones en forma de impulsos eléctricos que llegan al cerebro por medio del nervio auditivo, produciendo así la sensación auditiva.



Ver el siguiente vídeo sobre el sonido: 

PROPAGACIÓN DEL SONIDO

El sonido se puede trasmitir en cualquier material elástico (propiedad de cambiar de forma en respuesta a una fuerza aplicada) ya sea sólido, líquido, gaseoso o plasma.

La velocidad del sonido depende de dos factores fundamentales: la temperatura y el medio

El medio:

A mayor densidad del medio, mayor es la velocidad del sonido en él.

La temperatura

A mayor temperatura, mayor es la velocidad del sonido.

REFLEXIÓN DEL SONIDO

La reflexión del sonido ocurre cuando las ondas sonoras hasta un obstáculo que se opone a su propagación. Las ondas se reflejan cambiando de dirección o de sentido. La reflexión del sonido produce tres fenómenos: el eco, la reverberación y la resonancia.

El eco

Se produce cuando el oído es capaz de distinguir el sonido incidente y el reflejado después de chocar contra un obstáculo. Para que esto suceda ambos sonidos deben llegar al oído con una diferencia de 0,1 segundos o más.
Como el sonido se propaga a 340 m/s, el obstáculo debe estar situado a una distancia de 17 metros o más.

La Reverberación:

Se presenta cuando las ondas sonoras presentan experimentan múltiples reflexiones y estas llegan al oído con una diferencia de menos de 0,1 segundos. Cuando esto ocurre, se entorpece la claridad de la audición del oído y no se diferencia entre el sonido emitido y el reflejado ya que ambos se mezclan. Si la superficie reflectora es absorbente, disminuye su intensidad y por tanto su calidad. Un equilibrio entre la reverberación y la absorción del sonido hace que este sea muy agradable intenso y por tanto muy vivo.

La Resonancia:

Es el aumento de la intensidad del sonido. Se produce cuando una onda sonora llega a un objeto y la hace vibrar. Si la vibración de la onda coincide con la frecuencia de vibración del objeto, el sonido se hace mas intenso. Este fenómeno se utiliza con frecuencia en la construcción de instrumentos musicales como las guitarras, violines, pianos entre otros, que tienen caja de resonancia que recoge y amplifica el sonido.

Refracción:


ENERGÍA DE LAS ONDAS SONORAS

La energía que produce el sonido es muy pequeña porque para producirlo solo se necesita una muy pequeña cantidad de energía. Por ejemplo para encender una bombilla de una linterna común se requeriría la energía de 10.000.000 de personas  hablando al mismo tiempo

Cuando se propagan las ondas sonoras, parte de su energía se disipa en forma de energía térmica. El ultrasonido, se disipa rápidamente por eso alcanza distancias cortas. El infrasonido se disipa lentamente y por eso recorren distancias más largas.
El oído humano percibe sonidos entre 20 y 20.000 Hz. Sonidos por debajo de 20Hz se llaman infrasonidos y por encima de 20.000 Hz se les llaman ultrasonidos



 


CARACTERÍSTICAS DEL SONIDO


APLICACIONES DE LAS ONDAS SONORAS

Las ondas sonoras tienen muchas y variadas aplicaciones en la actualidad.

Música: producción de sonido en instrumentos musicales y sistemas de afinación de la escala.

Electroacústica: tratamiento electrónico del sonido, incluyendo la captación (micrófonos y estudios de grabación), procesamiento (efectos, filtrado, comprensión, etc.) amplificación, grabación, producción (altavoces) etc.

Acústica fisiológica: estudia el funcionamiento del aparato auditivo, desde la oreja a la corteza cerebral.

Acústica fonética: análisis de las características acústicas del habla y sus aplicaciones.

Arquitectura: tiene que ver tanto con diseño de las propiedades acústicas de un local a efectos de fidelidad de la escucha, como de las formas efectivas de aislar del ruido los locales habitados.

El sonar: acrónimo de  Sound Navigation And Ranging,  navegación y alcance por sonido,  es una técnica que usa la propagación del sonido  bajo el agua (principalmente) para navegar, comunicarse o detectar otros buques.
El sonar puede usarse como medio de localización acústica funcionando de forma similar al radar, con la diferencia de que en lugar de emitir señales de radiofrecuencia se emplean impulsos sonoros.

La ecografíaultrasonografía o ecosonografía: es un procedimiento de imagenología que emplea los ecos de una emisión de ultrasonidos dirigida sobre un cuerpo u objeto como fuente de datos para formar una imagen de los órganos o masas internas con fines de diagnóstico.


La litotricia: es una técnica utilizada para destruir los cálculos que se forman en el riñón, la vejiga, los uréteres o la vesícula biliar. Hay varias formas de hacerla, aunque la más común es la litotricia extracorpórea (por fuera del cuerpo) por ondas de choque. Las ondas de choque se concentran en los cálculos y los rompen en fragmentos diminutos que luego salen del cuerpo en forma natural durante la micción.

El telémetro ultrasónico: se basa en la emisión de un ultrasonido que se refleja en el blanco y el telémetro recibe el eco. Por el tiempo transcurrido y la  fase del eco, calcula la distancia al blanco.


ACTIVIDAD

Desarrollar la siguiente actividad

Espero les haya sido de utilidad.

miércoles, 4 de julio de 2018

Las Leyes de Newton

Física de 6°

Articulo Anterior: Dinámica
LAS LEYES DE NEWTON

En el articulo anterior, vimos que la Dinámica, estudia la relación entre el movimiento y las causas que lo producen (las fuerzas). Ahora vamos a ver las leyes de Newton, que rigen el movimiento de partículas y cuerpos a nivel macroscópico.

INTRODUCCIÓN
Isaac Newton ha sido uno de los científicos más influyentes de la historia. Contribuyó a la invención del cálculo, reveló al mundo por qué los objetos caen atraídos hacia el suelo (la gravedad) e incluso dilucidó que la luz blanca estaba compuesta por el conjunto de todos los colores. Pero sobre todos sus estudios y descubrimientos, destacan sus tres leyes que explican el movimiento de todos los objetos macroscópicos que se mueven a velocidades inferiores a la de la luz.


Si tienen tiempo, vean por lo menos los primeros 25 minutos de este video (opcional): Donde se muestran los grandes aportes de Genios como Galileo Galilei e Isaac Newton.






LAS TRES LEYES DE NEWTON


Las tres leyes de Newton explican por qué un coche termina frenándose cuando dejamos de acelerar (primera ley), por qué recibir el impacto de una pelota de fútbol a 25 km/h resulta inofensivo, mientras que el de un camión a la misma velocidad puede resultar mortal (segunda ley) e incluso explica algo tan cotidiano como nuestra capacidad de saltar (tercera ley).



Primera ley de Newton (Principio de Inercia)
«Todo cuerpo permanece en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme mientras que sobre él no actúe ninguna fuerza que varíe su estado inicial».




Segunda ley de Newton (Ley del Movimiento)

«La aceleración que experimenta un cuerpo cuando actúa sobre él una fuerza es directamente proporcional a la fuerza resultante e inversamente proporcional a la masa y dirigida a lo largo de la linea de acción de la fuerza ».






Tercera ley de Newton (Ley de Acción y Reacción)

«Para cada acción hay una reacción de la misma magnitud y de sentido opuesto».


Espero les haya sido de utilidad

En el próximo artículo, ejemplos de las leyes de Newton y ejercicios

Dinámica

Física de 6°

DINÁMICA

Dinámica es la parte de la Mecánica que estudia la relación entre el movimiento y las causas que lo producen (las fuerzas).
El movimiento de un cuerpo es el resultado de las interacciones con otros cuerpos que se describen mediante fuerzas. 
Concepto de FUERZA:

Denominamos fuerza a toda acción capaz de producir cambios en el movimiento o en la estructura de un cuerpo.

Observa el siguiente vídeo:


Si empujamos una bola con el dedo le estaremos aplicando una fuerza. Tras aplicarla caben varias posibilidades, una de ellas es que empiece a moverse o que por ejemplo, se deforme. Dependiendo de donde la apliquemos, en que dirección, sentido o cantidad, la bola se moverá o deformará hacia un lado o a otro. Por tanto, las fuerzas son magnitudes vectoriales (Es decir que tienen magnitud, dirección y sentido)

En la figura, la dirección es horizontal, el sentido lo da la flecha (hacia la derecha en este caso) y la magnitud que es el valor o cantidad de fuerza.

Unidades de la fuerza:

En el sistema Internacional la unidad de la fuerza es el Newton, que se simboliza con la letra N

Un Newton es la fuerza que se debe hacer para mover una masa de un kilogramo y proporcionarle una aceleración de un metro por segundo al cuadrado

1 N = kg.m/s2

Otras unidades usadas son:


  • Una Dina = g.cm/s2 10-5 N, o sea que 1 N= 105 Dinas
  • Un Kilogramo-fuerza (Kgf) = 9,8 N
  • Una libra-fuerza (lbf). = 4.448222 N



TIPOS DE FUERZAS


Peso:


El peso de un objeto se define como la fuerza de la gravedad sobre el objeto y se puede calcular como el producto de la masa por la aceleración de la gravedad, w = m*g. Puesto que el peso es una fuerza, su unidad SI es el Newton.

Fuerza Normal:

La fuerza normal es un tipo de fuerza de contacto ejercida por una superficie sobre un objeto.  Esta actúa perpendicular y hacia afuera de la superficie.



Fuerza de Tensión:

En el ámbito de la física, se denomina tensión a la fuerza que es ejercida mediante la acción de un cable, cuerda, cadena u otro objeto sólido similar.

Fuerza de rozamiento o de fricción:
La fuerza de rozamiento o de fricción (FR) es una fuerza que surge por el contacto de dos cuerpos y se opone al movimiento.

Fr=μ⋅N

  • FR es la fuerza de rozamiento
  • μ es el coeficiente de rozamiento o de fricción (depende de la superficie)
  • N es la fuerza normal


El rozamiento se debe a las imperfecciones y rugosidades, principalmente microscópicas, que existen en las superficies de los cuerpos. Al ponerse en contacto, estas rugosidades se enganchan unas con otras dificultando el movimiento.


Fuerza elástica:
La fuerza elástica es la ejercida por objetos tales como resortes, que tienen una posición normal, fuera de la cual almacenan energía potencial y ejercen fuerzas.

La fuerza elástica se calcula como:

F = – k  ΔX

  • ΔX =  Desplazamiento desde la posición normal
  • k =  Constante de elasticidad del resorte
  • F =  Fuerza elástica



Existen otros tipos de fuerzas, como la magnética, la electromagnética, la Fuerzas Nucleares débiles y las fuerzas nucleares fuertes

Observa el siguiente vídeo a partir del minuto 3:00



ACTIVIDAD:

Resolver la actividad propuesta en la guía

TEMA A CONTINUACIÓN

En el próxima clase, veremos Las Leyes de Newton, que se encuentran dentro el tema de Dinámica.

Espero les haya sido de utilidad...