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Teoría de Física II (Primer Parcial)

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Teoría de Física II (Primer Parcial)

  1. 1. ¿Qué es la masa? Un primer acercamiento al concepto de masa se puede expresar al decir que “masa es la cantidad de materia que tiene un cuerpo”. Defina átomo: Definimos átomo como la partícula más pequeña en que un elemento puede ser dividido sin perder sus propiedades químicas. Aunque el origen de la palabra átomo proviene del griego, que significa indivisible, los átomos están formados por partículas aún más pequeñas, las partículas subatómicas ¿Cuáles son las fases físicas en que podemos encontrar la materia? La materia puede existir en varias formas o estados de agregación diferentes, conocidos como fases, dependiendo del volumen y de la presión y temperatura ambiente. La materia se presenta en tres formas llamadas fases o estados: sólido, líquido y gas.  Los sólidos se caracterizan por poseer forma y volumen propio independiente de los recipientes, debido a que sus partículas (moléculas) están unidas entre sí, sin dejar espacio intermolecular. Ejemplo: Madera, cubo de hielo, piedra, bloque de metal, etc.  Los líquidos como el agua, leche, alcohol, gasolina, etc. adoptan la forma del recipiente aunque su volumen sea definido. Estas propiedades se dan debido a que sus moléculas se separan un tanto dejando aparecer pequeños espacios intermoleculares.  Los gases como el oxígeno, aire, hidrógeno, nitrógeno, cloro, humor, anhídrido carbónico, helio, etc. se caracterizan porque sus moléculas están separadas por amplios espacios intermoleculares y su forma y volumen cambian constantemente. Defina cada uno de los siguientes conceptos: A. Fusión: De acuerdo a la teoría, se conoce como fusión al procedimiento de carácter físico que implica un cambio de estado en una materia que pasa de sólido a líquido. Al calentar la materia en estado sólido, tiene lugar una transferencia de energía a los átomos, que comienzan a vibrar con mayor rapidez. B. Vaporización: La vaporización es el nombre que recibe el proceso en el cual un fluido pasa del estado líquido al gaseoso, es decir, como consecuencia de la acción del calor sobre el líquido en cuestión es que el líquido asumirá el estado de gaseoso. C. Solidificación: Es un proceso físico que consiste en el cambio de estado de la materia de líquido a sólido producido por una disminución en la temperatura. D. Condensación: A instancias de la Física, la condensación denomina al proceso en el cual se produce el cambio de estado de la materia que se encuentra en estado gaseoso y pasa a estado líquido.
  2. 2. E. Sublimación: Es un término que alude al paso de la materia del estado sólido al gaseoso, evitando pasar por el estado líquido, o sea sin previamente fundirse. Defina propiedades de la materia: Extensivas: Cuando la propiedad intensiva se multiplica por la cantidad de sustancia (masa) se tiene una propiedad que sí depende de la cantidad de sustancia presente y se llama propiedad extensiva, como ocurre con la masa, con la cantidad de movimiento y con el momento de la cantidad de movimiento. Ejemplos: - Extensión: Es la propiedad por el cual, todos los cuerpos ocupan un lugar en el espacio. Debido a esta propiedad toda materia puede ser medida, y el espacio que ocupa se llama volumen. - Inercia: Es la propiedad por la cual la materia es inerte, es decir no puede cambiar su estado de reposo o movimiento mientras no intervenga una fuerza externa. -Impenetrabilidad: Mediante esta propiedad se determina que el lugar ocupado por un cuerpo no puede ser ocupado al mismo tiempo por otro. - Porosidad: Propiedad por el cual todos los cuerpos poseen en el interior de su masa, espacios que se llaman poros o espacios intermoleculares que pueden ser: visibles a simple vista o invisibles a simple vista. - Divisibilidad: Propiedad por el cual la materia puede ser dividida en partículas cada vez más pequeñas, sin perder sus propiedades. - Penetrabilidad o Peso: Propiedad por el cual todo cuerpo está sujeto a las leyes de la gravitación, es decir, goza de las propiedades de atracción mutua con respecto a los otros cuerpos. A esta propiedad se debe el peso de los cuerpos. - Indestructibilidad: Esta propiedad se basa en el principio de conservación de la materia que dice: "La materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma en el transcurso de los fenómenos". Intensivas: Las propiedades intensivas son aquellas que no dependen de la cantidad de sustancia presente, por este motivo no son propiedades aditivas. Ejemplos de propiedades intensivas son la temperatura, la velocidad, el volumen específico (volumen ocupado por la unidad de masa). Observe que una propiedad intensiva puede ser una magnitud escalar o una magnitud vectorial. Ejemplos: -Color: Propiedad de la materia el cual le da una característica particular. Así la leche es blanca, el agua incolora… -Olor: Propiedad de la materia de presentar un aroma característico o ser inodora (sin olor).
  3. 3. -Sabor: Propiedad por el cual la materia puede ser: dulce, salada, ácida, insípida o amarga. -Brillo: Propiedad de la materia que se caracteriza de reflejar (brillantez) o absorber (opacidad) la luz. -Dureza: Propiedad de la materia en que algunos cuerpos ofrecen resistencia a ser rayados por otros. -Maleabilidad: Propiedad por el cual algunos cuerpos se dejan reducir a láminas muy delgadas. -Ductibilidad: Propiedad en que algunos cuerpos se dejan reducir a hilos muy finos. -Comprensibilidad: Propiedad de los gases que permite reducir su volumen. -Tensión superficial: Es una propiedad de los líquidos, es la fuerza necesaria para mantener en equilibrio una película de un líquido. -Viscosidad: Propiedad de materia, gas o liquido de presentar resistencia a los cuerpos que se mueven en su seno. Diferencia entre peso y masa: La masa es una medida de la cantidad de la materia que posee el cuerpo y se mide en kilogramos así, podemos observar que lo que generalmente nosotros conocemos como peso de un objeto, es en realidad su masa. El peso de un cuerpo, por el contrario, es una medida de la fuerza que es causada sobre dicho cuerpo por el campo gravitatorio. Aunque el peso dependerá de la masa del cuerpo, no es lo mismo. Se mide en Newtons(N) y también en kg-fuerza. ¿Qué es elasticidad? En física el término elasticidad designa la propiedad mecánica de ciertos materiales de sufrir deformaciones reversibles cuando se encuentran sujetos a la acción de fuerzas exteriores y de recuperar la forma original si estas fuerzas exteriores se eliminan. ¿Qué son las propiedades elásticas de los sólidos? Son esfuerzo, deformación, rigidez, plasticidad. ¿Qué es esfuerzo? Fuerza se define como una interacción entre dos cuerpos; es una cantidad física vectorial que se describe mediante los conceptos intuitivos de “empujar” y “jalar”. Desde el punto de vista de la Dinámica, cuando se aplica una fuerza a un cuerpo, el efecto que tiene dicha fuerza es darle al cuerpo una aceleración y, por tanto, cambiar el estado de reposo o de movimiento uniforme que tenía el cuerpo antes de la aplicación de la fuerza. ¿Qué es esfuerzo de tensión? El esfuerzo de tensión es la fuerza de tensión por unidad de área F T / A
  4. 4. La tensión T es la fuerza que puede existir debido a la interacción en un resorte, cuerda o cable cuando está atado a un cuerpo y se jala o tensa. Esta fuerza ocurre hacia fuera del objeto y es paralela al resorte, cuerda o cable en el punto de la unión. ¿Qué es esfuerzo de compresión? El esfuerzo de compresión es la resultante de las tensiones o presiones que existen dentro de un sólido deformable o medio continuo, caracterizada porque tiende a una reducción de volumen del cuerpo, y a un acortamiento del cuerpo en determinada dirección (coeficiente de Poisson). En piezas estructurales suficientemente esbeltas los esfuerzos de compresión puede producir además abolladura o pandeo. ¿Qué es deformación longitudinal? Si a una barra de longitud l le aplicamos una fuerza de tracción y la barra sufre un alargamiento, se define alargamiento o deformación longitudinal. ¿Qué es la ley de Hooke? La Ley de Hooke describe fenómenos elásticos como los que exhiben los resortes. Esta ley afirma que la deformación elástica que sufre un cuerpo es proporcional a la fuerza que produce tal deformación, siempre y cuando no se sobrepase el límite de elasticidad. ¿Qué es limite elástico? La elasticidad máxima que tiene un material elástico se da a conocer como límite elástico, ya que es hasta donde puede soportar, para evitar sufrir deformaciones. ¿Qué es el módulo de Young? Un parámetro conveniente es la proporción entre la fuerza y la deformación, parámetro llamado módulo de Young del material. El módulo de Young, puede usarse para predecir el estiramiento o la compresión de un objeto, siempre que la fuerza no sobrepase el límite elástico del material. Propiedades elásticas de algunos materiales (densidad y módulo de Young): Material Denisdad (kg/m3 ) Módulo de Young 109 N/m2 Acero 7860 200 Aluminio 2710 70 Vidrio 2190 65 Hormigón 2320 30 Madera 525 13 Hueso 1900 9b Poliestireno 1050 3 Defina cada una de las propiedades de los líquidos:
  5. 5. A. Compresión: Las fuerzas de atracción en un líquido causan que las moléculas permanezcan juntas, y el aumento de la presión casi no produce efectos sobre el volumen, debido a que hay poco espacio libre dentro del cual se puedan aglomerar las moléculas. Por tanto, los líquidos son prácticamente incompresibles… B. Expansión: ...De manera semejante, los cambios en la temperatura solo ocasiona pequeños cambios en el volumen. El aumento del movimiento molecular va acompañado de una elevación de la temperatura y tiende a aumentar la distancia intermolecular, pero a esto se opone las poderosas fuerzas de atracción. C. Difusión: Cuando se mezclan dos líquidos, las moléculas de uno de ellos se difunde en todas las moléculas del otro liquido de a mucho menor velocidad que cuando se mezclan dos gases. D. Viscosidad: Algunos líquidos, literalmente fluyen al igual que la maleza, mientras que otros fluyen con facilidad, la resistencia a fluir se conoce con el nombre de viscosidad. Entre mayor es la viscosidad, el líquido fluye más lentamente. La viscosidad puede medirse tomando en cuenta el tiempo que transcurre cuando cierta cantidad de un líquido fluye a través de un delgado tubo, bajo la fuerza de la gravedad. E. Tensión superficial: En un líquido, cada molécula se desplaza siempre bajo influencia de sus moléculas vecinas. Una molécula cerca del centro del líquido, experimenta el efecto de que sus vecinas la atraen casi en la misma magnitud en todas direcciones. Sin embargo, una molécula en la superficie del líquido no está completamente rodeado por otras y, como resultado, solo experimenta la atracción de aquellas moléculas que están por abajo y a los lados. Por lo tanto, las moléculas a lo largo de la superficie, experimentan una atracción en una dirección hacia el interior del líquido, lo cual provoca que las moléculas en la superficie sean arrastradas al interior. F. Capilaridad: La capilaridad es una propiedad de los líquidos que depende de su tensión superficial (la cual, a su vez, depende de la cohesión o fuerza intermolecular del líquido), que le confiere la capacidad de subir o bajar por un tubo capilar. G. Adherencia: La adherencia se define como la atracción mutua entre superficies de dos cuerpos puestos en contacto. Cerca de cuerpos sólidos tales como las paredes de una vasija, canal o cauce que lo contenga, la superficie libre del líquido cambia de curvatura de dos formas distintas a causa de la adherencia y cohesión. H. Densidad: La densidad es la cantidad de masa por unidad de volumen. Se denomina con la letra ρ. En el sistema internacional se mide en kilogramos / metro cúbico. I. Peso específico: El peso específico de un fluido se calcula como su peso sobre una unidad de volumen (o su densidad por g). En el sistema internacional se mide en Newton / metro cúbico. Características elásticas de los líquidos: ¿Qué es hidrostática? La hidrostática es la rama de la mecánica de fluidos que estudia los fluidos en estado de reposo; es decir, sin que existan fuerzas que alteren su movimiento o posición.
  6. 6. ¿Qué es presión? La presión representa la intensidad de la fuerza que se ejerce sobre cada unidad de área de la superficie considerada. Cuanto mayor sea la fuerza que actúa sobre una superficie dada, mayor será la presión, y cuanto menor sea la superficie para una fuerza dada, mayor será entonces la presión resultante. ¿Qué es presión atmosférica? Ese valor de la presión sobre cualquier punto de la superficie terrestre, que ejerce toda la masa de aire atmosférico, recibe el nombre de presión atmosférica. Es la fuerza que ejerce el aire atmosférico sobre la superficie terrestre. ¿Qué es presión manométrica? Se llama presión manométrica a la diferencia entre la presión absoluta o real y la presión atmosférica. Se aplica tan solo en aquellos casos en los que la presión es superior a la presión atmosférica, pues cuando esta cantidad es negativa se llama presión de vacío. ¿Qué es presión absoluta? La presión puede obtenerse adicionando el valor real de la presión atmosférica a la lectura del manómetro. Presión Absoluta = Presión Manométrica + Presión Atmosférica ¿Qué es el Principio de Pascal? El principio de Pascal afirma que 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. ¿Qué es prensa hidráulica? La prensa hidráulica es una máquina que se basa en el principio de Pascal para transmitir una fuerza. Aprovechando que la presión es la misma, una pequeña fuerza sobre una superficie chica es equivalente a una fuerza grande sobre una superficie también grande, proporcionalmente iguales. 2. Prensa que se acciona mediante un émbolo introducido en un cilindro lleno de líquido Principio de Arquímedes: El 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. Fuerza de flotación o empuje: La fuerza de empuje es una fuerza que aparece cuando sumerges un cuerpo cualquiera en un fluido. El módulo de esta fuerza de empuje viene dado por el peso del volumen del fluido desalojado. Esto es conocido como ley o principio de Arquímedes.

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