TEMAS FISICA: 2013

domingo, 9 de junio de 2013

SÓLIDOS

SÓLIDOS..!!

La Física del Estado Sólido, Rama de la Física de la materia condensada,trata sobre el estudio de la Materia Rígida, o Sólidos. Estudia las propiedades físicas de los materiales sólidos utilizando disciplinas tales como la Mecánica cuántica, la Cristalográfia ,el electromagnetismo y la metalurgia física. Forma la base teórica de la Ciencia de materiales y su desarrollo ha sido fundamental en el campo de las aplicaciones tecnológicas de microelectrónica al posibilitar el desarrollo de transistores y materiales semiconductores.

La mayor parte de la investigación en la teoría de la física de estado sólido se centra en los Cristales, en gran parte porque la periodicidad de los Átomos en un cristal, su característica definitoria, facilita el modelado matemático, y también porque los materiales cristalinos tienen a menudo características Eléctricas, Magnéticas, Ópticas, o Mecánicas que pueden ser explotadas para los propósitos de la Ingeniería.

Los cuerpos Sólidos están formados por átomos densa-mente empaquetados con intensas fuerzas de interacción entre ellos. Los efectos de interacción son responsables de las propiedades mecánicas, térmicas, eléctricas, magnéticas y ópticas de los sólidos.

Una característica importante de la mayoría de los sólidos es su Estructura Cristalina. Los átomos están distribuidos en posiciones regulares que se repiten regularmente de manera geométrica. La distribución específica de los átomos puede deberse a una variada gama de fuerzas. Por ejemplo, algunos sólidos como el Cloruro de Sodio, sal común se mantienen unidos por Enlaces Iónicos debidos a la Interacción Electrostática entre los iones que componen el material. En otros, como el Diamante los átomos comparten electrones, lo que da lugar a los llamados enlaces covalentes.

*La Física del estado sólido constituye una parte importante de la Física Cuántica. Con su ayuda podemos comprender las propiedades mecánicas, térmicas, eléctrico-magnéticas y ópticas propias de los sólidos.

La existencia de la materia en un estado u otro depende de las condiciones de Presión & temperatura en las que se formaron. De la misma forma, estos parámetros condicionan la formación de la estructura interna del sólido.

Cada elemento tiene sus propias curvas de cambio de fase, de manera que dependiendo del elemento se necesitarán unas condiciones u otras para la formación del sólido o para realizar cualquier otro cambio de faces. Dependiendo del alcance del orden espacial de la estructura interna en la materia y su distribución en la misma podemos distinguir entre:

Monocristal: Presenta una fuerte interacción entre sus componentes los cuales describen una mínima oscilación con poca energía potencial. Las partículas están dispuestas de acuerdo a un orden en el espacio que está determinado de acuerdo con una red estructural formada por la "recreación" geométrica de la celdilla unidad en toda la estructura del sólido. Presentan lo que se conoce como Anisotropia.

Policristal: Está compuesto por diversas regiones en las que individualmente se recrea un monocristal aunque las disposiciones de cada una de estas regiones no son simétricas entre sí. Presenta lo que se llama Isotropía estadística.

Amorfos: No presentan una estructura o distribución en el espacio, lo cual los determina como una estructura espacial tridimensional no definida. No se trata de una estructura cristalina.

VÍDEOS..!

sábado, 8 de junio de 2013

PESO ESPECIFICO

PESO ESPECIFICO..!!

Se le llama Peso específico a la relación entre el peso de una sustancia y su volumen.

Su expresión de cálculo es:

$\gamma = \frac {P}{V} = \frac {m g}{V}= \rho\ g$

siendo,

$\gamma\,$ , el peso específico;

$P\,$ , el peso de la sustancia;

$V\,$ , el volumen de la sustancia;

$\rho\,$ , la densidad de la sustancia;

$m\,$ , la masa de la sustancia;

$g\,$ , la aceleración de la gravedad.

Unidades.

Sistema Internacional.

La unidad de peso específico es el N/m3; es decir, el newton (Unidad de fuerza y, por tanto, de peso) entre el m3 (Unidad de volumen).

Sistema Técnico.

Se emplean el kp/m3 y el kp/dm3.

Sistema Cegesimal.

Se utilizaría la dina/cm3, que corresponde a la unidad del sistema internacional.

RELACIÓN ENTRE EL PESO ESPECÍFICO Y LA DENSIDAD.

El peso específico y la densidad son evidentemente magnitudes distintas como se ha podido comparar a través de las definiciones que se dieron en la parte de arriba, pero entre ellas hay una íntima relación, que se va a describir a continuación.

Se recordará que el peso de un cuerpo es igual a su masa por la aceleración de la gravedad:

P= m . g

Pues bien, sustituyendo esta expresión en la definición del peso específico y recordando que la densidad es la razón m/V, queda:

Pe= p/v= m.g /V =m/V . g = d.g

El peso específico de una sustancia es igual a su densidad por la aceleración de la gravedad.

Como hemos mencionado las unidades, la unidad clásica de densidad (g/cm3) tiene la ventaja de ser un número pequeño y fácil de utilizar.

Lo mismo puede decirse del kp/cm3 como unidad de peso específico, con la ventaja de que numéricamente, coinciden la densidad expresada en g/cm3 con el peso específico expresado en kp/dm3.

VALORES DE DENSIDADES.

Aluminio:

Densidad (kg/m3): 2698,4; (20 ºC)

Plástico:

Densidad (0,910 g/cc) plástico.

Polietileno:

El polietileno, un plástico más común, se recalienta a .160°C de los mas livianos con una densidad de 0,905 gr.

Vidrio:

Densidad= 650 °C (1200 °F).

El peso específico es aquel que relaciona el peso de un componente con su volumen, quedando representado con las siguientes formulas:

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/M^3.

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

VIDEOS.!!

Flujo y Gasto.

En física es la cantidad de volumen o de agua que pasa por un tubo o conducto a través de uun tiempo determinado.

El gasto se representa de la sig. manera;

g=v/t ó g=VA

Las unidades de medida de esto son;

m³ / seg

Flujo

Es la cantidad de masa de un liquido que fluye a través de una tubería en un segundo.

El flujo se define como;

F=M/T

F=ρV/T

F=ρG

Sus unidades de medida son;

kg/seg

Ahora pondremos un ejemplo de los casos anteriores;

Por una tubería fluyen 1800 litros de agua en 1 minuto, calcular;

a) gasto

b) flujo

Primero convertimos de unas unidades a otras;

1m=60s

1800litros=1.8m³

g=V/T g=1.8/60 g=0.03 m³/seg

f=ρG f=1000kg/m³ f=30kg/seg

VIDEOS.!!

EMPUJE

El empuje es una Fuerza de reacción descrita cuantitativamente por la Tercer Ley de Newtón. Cuando un sistema expele o Acelera Masa en una dirección (acción), la masa acelerada causará una fuerza igual en dirección contraria (reacción). Matemáticamente esto significa que la fuerza total experimentada por un sistema se acelera con una masa m que es igual y opuesto a m veces la aceleración a, experimentada por la masa:

$\sum^{}_{} \vec F = m \vec a$

Ejemplo...!

Fuerzas sobre un perfil alar.

Un Avión genera empuje hacia adelante cuando la Hélice que gira, empuja el aire o expulsa los gases expansivos del reactor, hacia atrás del avión. El empuje hacia adelante es proporcional a la masa del aire multiplicada por la velocidad media del flujo de aire.

Similar-mente, un barco genera empuje hacia adelante (o hacia atrás) cuando la hélice empuja agua hacia atrás (o hacia adelante). El empuje resultante empuja al barco en dirección contraria a la suma del cambio de momento del agua que fluye a través de la hélice.

Un cohete(y toda la masa unida a él) es propulsado hacia adelante por un empuje igual y en dirección opuesta a la masa multiplicada por su velocidad respecto al cohete.

VÍDEOS.!! ")

VOLUMEN

VOLUMEN

El Volumen es una magnitud Escalar definida como el Espacio ocupado por un objeto. Es una función derivada de longitud, ya que se halla multiplicando las tres dimensiones.

El volumen es una magnitud física extensiva que es asociada a la propiedad de los cuerpos físicos de ser extensos o materiales.

La unidad de medida de volumen en el sistema internacional de unidades es el metro cúbico, aunque temporalmente también acepta el litro (que equivale a un decímetro cúbico), el que se utiliza comúnmente en la vida práctica.

El volumen y la capacidad

La capacidad y el volumen son términos equivalentes, pero no iguales. Se define la capacidad como el espacio vacío de alguna cosa que es suficiente para contener a otra u otras cosas. Por lo tanto, entre ambos términos existe una equivalencia que se basa 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 recipiente con 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. De tal forma, puede afirmarse que:

1 dm³ = 1 litro

Equivalencias: 1 dm3= 0,001 m³ = 1.000 cm3

Unidades de volumen

Se clasifican de la siguiente manera en tres categorías:

Unidades de volumen sólido: Miden al volumen de un cuerpo utilizando unidades de longitud elevadas a la tercera potencia. Se le dice volumen sólido porque en geometría se utiliza para medir el espacio que ocupan los cuerpos tridimensionales, y se da por hecho que el interior de esos cuerpos no es hueco sino que es sólido.
Unidades de volumen líquido. Estas unidades fueron creadas para medir el volumen que ocupan los líquidos dentro de un recipiente.
Unidades de volumen de áridos, también llamadas tradicionalmente unidades de capacidad. Estas unidades fueron creadas para medir el volumen que ocupan las cosechas (legumbres, tubérculos, forrajes y frutas) almacenadas en graneros y silos. Estas unidades fueron creadas porque hace muchos años no existía un método adecuado para pesar todas las cosechas en un tiempo breve, y era más práctico hacerlo usando volúmenes áridos. Actualmente estas unidades son poco utilizadas porque ya existe tecnología para pesar la cosecha en tiempo breve.