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[ ] FISICA II

MECANICA DE FLUIDOS

Por lo general, la materia se clasifica perteneciente a uno de tres estados: solido, líquido o gas. Por la experiencia cotidiana se sabe que un sólido tiene un volumen y forma definidos, un líquido tiene un volumen definido mas no forma definida, y un gas no confinado no tiene ni volumen definido ni forma definida. Dichas descripciones ayudan a representar los estados de la materia, pero son un poco artificiales. Por ejemplo el asfalto y los plásticos normalmente se consideran sólidos, pero durante intervalos de tiempo prolongados tienden a fluir como líquidos. Del mismo modo, la mayoría de la sustancias pueden ser sólido, líquido o gas (o una combinación de cualquiera de estos tres), dependiendo de la temperatura y la presión. En general, el intervalo de tiempo

requerido para que una sustancia particular cambie su forma en respuesta a una fuerza externa determina si se trata la sustancia como sólido, líquido o gas. Un fluido es un conjunto de moléculas que se ordenan aleatoriamente y se mantienen juntas a partir de fuerzas cohesivas débiles y fuerzas que ejercen las paredes de un contenedor. Tanto líquidos como gases son fluidos.En el tratamiento de la mecánica de fluidos, se considera la mecánica de un fluido en reposo, es decir, estática de fluidos, y después se estudian los fluidos en movimiento, dinámica de fluidos.Tambien el estudio de la mecánica de fluidos a permitido analizar y optimizar el funcionamiento de dispositivos de transporte y que son afectados en su desplazamiento inmersos en los diferentes fluidos

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HIDROSTATICA

OBJETIVOS

Después de estudiar este capítulo, debería ser capaz:

Identificar las relaciones físicas de los cuerpos inmersos en los fluidos Describir las variables de la densidad y peso específico. Enunciar el principio de Arquímedes Enunciar el principio de Pascal Demostrar la aplicabilidad de la hidrostática en la resolución de

ejercicios

DEFINICION.- 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.

Reciben el nombre de fluidos aquellos cuerpos que tienen la propiedad de adaptarse a la forma del recipiente que los contiene. A esta propiedad se le da el nombre de fluidez.

Son fluidos tanto los líquidos como los gases, y su forma puede cambiar fácilmente por escurrimiento debido a la acción de fuerzas pequeñas.

Los principales teoremas que respaldan el estudio de la hidrostática son el principio de Pascal y el principio de Arquímedes.

DENSIDAD ρ.- La densidad de las sustancias, es una propiedad característica de las mismas. La densidad de las sustancias sólidas, liquidas y gaseosas, se reflejas como la masa (m) que posee por unidad de volumen (V).

ρ=mV

PESO ESPECIFICOγ .-Es una de las propiedad característica de la sustancia definida como el peso (W) que posee un cuerpo por cada unidad de volumen (V).

γ=wV

RELACION DEL PESOS ESPECÍFICO, DENSIDAD Y LA ACELERACION

γ= ρ∗g g=gravedad|¿|(9.81

m

s2 );(981cm

s2 );(32,15pies

s2 )

ρ=densidad|¿|( g

cm3 );( Kgm3 )m=masade uncuerpo|¿|(g ); (Kg )V=volumendeun cuerpo|¿|(cm3 ); (m3)

γ=Peso especifico|¿|( dinacm3 );( Nm3 );( Kpm3 ) w=Pesodeun cuerpo|¿|(dina) ; (N ) ; (Kp ) V=Volumen (cm3 ); (m3 )

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DENSIDAD RELATIVA ρr.- Es la relación entre la densidad absoluta de una sustancia y la densidad del agua “es adimensional”.

ρr=ρ

ρH 2O

ρH 2O=(1000

Kg

m3 );(1 g

cm3 )PRESION.-Es la acción de una fuerza o peso sobre un área

p= FA

p=Presion|¿|(Pa );( Nm2 );( dinacm2 )F=Fuerza|¿|(N ); (dina )

A=Superficie|¿|(m2 ); (cm2)

PRESION Y FUERZA.-La presión es una magnitud que se transmite a través de los líquidos, en cambio la fuerza se transmite a través de los sólidos.

PRINCIPIO DE PASCAL.- “Un líquido transmite en todas las direcciones la presión que se ejerce sobre él”.

PRENSA HIDRAULICA.- En una prensa hidráulica se aprovecha que la fuerza se multiplica, aun cuando la presión por unidad de área es la misma

CARRERAS DE LOS EMBOLOS.-Son inversamente proporcionales a las áreas de los émbolos.

P1=P2→F1

A1

=F2

A2

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PRINCIPIO DE HIDROSTATICA.- La presión que soporta un cuerpo sumergido en el interior de un líquido es igual en toda su superficie; La Presión Hidrostática es igual en todas las direcciones

PRESION HIDROSTATICA.- E s directamente proporcional a la profundidad “h” y el peso específico “γ ” del liquidoP= ρ∗g∗h=γ∗h

LEY FUNDAMENTAL DELA HIDROSTATICA .- La diferencia de presiones entre dos puntos de un mismo liquido es igual al peso especifico del liquido por la diferencia de profundidades

PA−PB=ρ∗g (hA−hB )

∆ P=γ (hA−hB )

PRINCIPIO DE ARQUIMIDES .-El empuje”E” o aparentemente perdida de peso que experimenta un cuerpo sumergido en un liquido es igual al peso del volumen del liquido que el cuerpo desaloja.

P=Presionhidrostatica

ρ=densidad

γ=peso especifico

h=altura

Fig2 :W L= ρ∗g∗V L

Fig1 :W= ρ∗g∗V

Fig3 :E=W→ρ∗g∗V L=ρ∗g∗V →V L=V

W L=Peso del cuerpo sumergido

W=Pesodel cuerpo enel aire

V L=Volumen delliquido desplazado

V=Volumen del cuerpo

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CONSIDERACIONES SOBRE FLOTACION DEL CUERPO

a) Cuando un cuerpo se encuentra flotando dentro de varios líquidos no miscibles (estratificado), cada uno de ellos, independientemente, ejerce su fuerza de empuje

b) Para que exista fuerza de empuje es necesario que la cara inferior del cuerpo este en contacto con el liquido

c) La fuerza de empuje tiene como punto de aplicación el centro de gravedad de la parte sumergida llamado también centro de empuje

CONDICIONES

1. EL CUERPO SE HUNDE.-Si la densidad del cuerpo es mayor a la densidad del fluido

Etotal=∑ E=E1+E2+E3=γ1V 1+γ2V 2+γ 3V 3E1=γ1V 1

E2=γ 2V 2

E3=γ 3V 3

hC .G.=Profundidad ala queesta sumergidaelC .G . de la placaA=Área de la placa

W= FA→F=WA

Luego F=W c .G .A→F=ρliq hC .G. A

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2. EL CUERPO FLOTA.-Un cuerpo está en equilibrio sumergido a cualquier profundidad en un fluido si las densidades del cuerpo y del fluidos son iguales.

ρc= ρliq→E=w c

3. EL CUERPO EMERGE. El cuerpo emerge si la densidad del cuerpo es menor a la del fluido.

RELACION ENTRE EL EMPUJE Y EL PESO ESPECÍFICO DEL LÍQUIDO

El valor del empuje que soporta un cuerpo depende del líquido en el que es sumergido. A mayores pesos específicos de líquido mayor empuje, es decir: “El empuje que soporta un cuerpo, es directamente proporcional al peso específico del líquido”.

Sean dos líquidos distintos en los cuales se sumerge un mismo cuerpo:V=E1

ρ1

;V=E2

ρ2

→

E1

ρ1

=E2

ρ2

FUERZAS SOBRE SUPERFICIES PLANAS SUMERGIDAS

La fuerza que un líquido ejerce sobre una superficie plana sumergida es igual a la fuerza que dicho líquido ejerce sobre el centro de gravedad de la parte sumergida.

F=γ liqhcg A hcg=profundiad a la queesta sumergidael C .G

A=Area

el cuerpo se hunde por que ρc>ρliq

Como se veV s<V c ∴ ρ liq>ρc

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HIDRODINAMICA

OBJETIVOS

Después de estudiar este capítulo, debería ser capaz: Identificar las relaciones físicas de los los fluidos en movimiento Clasificar los fluidos según la propiedad de compresibilidad Identificar las clases de fluidos según las velocidades desarrolladas Enunciar el Teorema de Bernoulli Explicar los teoremeas derivados como el de Venturi y Torricelli Describir los fenómenos observados cuando el fluido se desplaza por una

tubería Resolver problemas relacionados al movimiento de los cuerpos en

movimientos inmersos en los fluidos.

Estudia las interacciones de los fluidos con objetos inmersos en ellos para el caso en que el objeto y el fluido se muevan uno con respecto al otro.

El análisis delos fluidos de los movimientos es muy importante, ya que explica como los aviones se sostienen en el aire, y también permite determinar las condiciones necesarias para que un liquido o gas alcance determinada velocidad dentro de una tubería. Este análisis también ha sido de gran

EJERCICIOS

1. ¿Cual es la fuerza de empuje sobre un globo de helio con un radio de

30 cm que esta en el aire si ρAire=1,3Kg

m3 ?

2. Un cubo de material de 10cm por lado tiene una masa de 400g a. ¿Flotara el cubo en el agua?Calculara la densidad del cubob. ¿Cuál es el valor de su empuje y cuanto de volumen del cubo

queda sumergido?

3. Un pedazo de metal pesa 2.50N en el aire, 2,10N en el agua y 2,25 N en el aceite ¿Calcular el peso especifico del metal y del aceite?

γ agua=9,8∗103N /m3

4. Una esfera pequeña que tiene un peso especifico d 29,4∗103 N /m3 , se

suelta justo en la superficie de una piscina.Calcular caunto tiempo demora en llegar hasta el fondo que esta a 8 mt

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[ ] FISICA II

utilidad en el diseño de la forma más adecuada de los cuerpos que permita lograr mayor eficiencia en su desplazamiento a través del aire.

LOS FLUIDOS EN MOVIMIENTO.- Es el estudio de las partículas a lo largo del recorrido en un determinado instante a través de la descripción de su posición, velocidad y aceleración en cada punto de su trayectoria

CLASES DE FLUJOS

FLUJO LAMINAR.-Se caracteriza porque cada pequeño volumen de fluido se mueve sin girar siguiendo trayectorias que no se cruzan entre si.

FLUJO TURBULENTO.-Se caracteriza porque las partículas del fluido describen trayectorias en forma de remolinos.

Factores importantes que pueden producir variaciones del flujo de un fluido en movimiento.

COMPRESIBILIDAD DEL FLUIDO.- Es la variación de la densidad producida por variaciones en la presión.

LOS GASES SON COMPRESIBLES; en cambio los líquidos son incompresibles.

ECUACION DE CONTINUIDAD

La ecuación de continuidad no es más que un caso particular del principio de conservación de la masa. Se basa en que el caudal (Q) del fluido ha de permanecer constante a lo largo de toda la conducción en una tubería.

Dado que el caudal es el producto de la superficie de una sección del conducto por la velocidad con que fluye el fluido, tendremos que en dos puntos de una misma tubería se debe cumplir que:

Q1=Q2→A1 v1=A2 v2

Que es la ecuación de continuidad y donde:

Q Es la cantidad de líquido que atraviesa la tubería en un determinado tiempo A es la superficie de las secciones transversales de los puntos 1 y 2 del conducto,

Las áreas en todas las tuberías son circulares

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v es la velocidad del flujo en los puntos 1 y 2 de la tubería.

Se puede concluir que puesto que el caudal debe mantenerse constante a lo largo de todo el conducto, cuando la sección disminuye, la velocidad del flujo aumenta en la misma proporción y viceversa.

En la imagen de la derecha puedes ver como la sección se reduce de A1 a A2. Teniendo en cuenta la ecuación anterior:

Es decir la velocidad en el estrechamiento aumenta de forma proporcional a lo que se reduce la sección.

La masa del fluido que fluye en una tubería en un momento dado debe ser igual a la masa que fluye fuera del tubo en el mismo tiempo, es la “Ley de Conservación de la masa”.

TEOREMA DE BERNOULLI.-Llamado también como el principio de conservación de la energía para flujo ideal.

El análisis del flujo laminar por una

tuberioa es W neto=Ec+Ep (1 )

Donde W neto= (P2−P1 )V (2);

Ec=12m (v2

2−v12 )(3);

Ep=mg ( y2− y1 )(4)

Si combinamos 2, 3,4 en 1 (P2−P1 )V=12m (v2

2−v12 )+mg ( y2− y1); si ρ=

mV

Finalmente (P2−P1 )=12ρ (v2

2−v12 )+ρg ( y2− y1 )

La ecuación de Bernoulli muestra que la presión de un fluido disminuye conforme la rapidez del fluido aumenta.El teorema se aplica al flujo sobre superficies, como las alas de un avión o las hélices de un barco. Las alas están diseñadas para que obliguen al aire a fluir con mayor velocidad sobre la superficie superior que sobre la inferior, por lo que la presión sobre esta última es mayor que sobre la superior. Esta diferencia de presión proporciona la fuerza de sustentación que mantiene al avión o al vuelo.

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[ ] FISICA II

Una hélice también es un plano aerodinámico, es decir, tiene forma de ala, en este caso la diferencia de presión que se produce al girar la hélice proporciona el empuje que impulsa al barco.

El teorema de Bernoulli también se emplea en las toberas, donde se acelera el flujo reduciendo el diámetro del tubo, con la siguiente caída de presión. Así mismo se aplica en los caudalímetros de orificio, también llamado Venturi, que miden la diferencia de presión entre el fluido a baja velocidad que pasa por un tubo de entrada y el fluido de alta velocidad el que pasa por un orificio de menor diámetro con lo que se determina la velocidad de flujo y por lo tanto el caudal.

TUBO DE VENTURI.-El área de la región angosta es menor entonces la velocidad de flujo es mayor

La tubería horizontal constreñida que se ilustra en la figura , es conocida como tubo Venturi, se usa para medir la rapidez de flujo de un fluido incompresible.

Aplicando la Ec. De Bernoulli.

(P2−P1 )=12ρ (v2

2−v12 )+ρg ( y2− y1 ) Donde

y2= y1 obteniéndose

(P2−P1 )=12ρ (v2

2−v12 ); aplicando la ecuación

de continuidad v1=A2

A1

v2 la ecuación

obtenida es (P2−P1 )=12ρ(v2

2−( A2

A1

v2)2

) donde v2=A1 √ 2 (P1−P2 )ρ (A1

2−A22 )

TEOREMA DE TORRICELLI.-

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Es una aplicación del principio de Bernoulli y estudia el flujo de un líquido contenido en un recipiente, a través de un pequeño orificio bajo la acción de la gravedad. A partir del teorema de Torricelli se puede calcular el caudal de salida de un líquido por un orificio “La velocidad de un líquido en una vasija abierta por un orificio es la que tendría un cuerpo cualquiera cayendo libremente en el vacío desde el nivel del líquido hasta el centro de gravedad del orificio”.

Considerando que A2 ≫ A1, el liquido esta cerca

del reposo en el alto del tanque, donde la presion es P. En el orificio v1 es igual a la presión atmosférica en v1.

Aplicando la ecuación de Bernoulli entre los puntos 1 y 2 (P2−P1 )=12ρ (v2

2−v12 )+ρg ( y2− y1 )

Resolviendo para v1, cuando y2− y1=h v1=√ 2 (P−P0 )ρ

+2 gh

Se pueden presentar los siguientes casos: Cuando Pes mucho mayor que P0(de modo que el termino 2gh se puede despreciar), la rapidez de salida del agua es principalmente una función de P.

Si el tanque esta abierto a la atmosfera, en tal caso P=P0y v1=√2 gh, en otras palabras, para un

tanque abierto, la rapidez del líquido que sale de un orificio a una distancia h bajo la superficie es igual a la que adquiere un objeto en caída libre a través de una distancia vertical h. Este fenómeno es conocido como la Ley de Torricelli

VISCOSIDAD.-Es el rozamiento entre las partes internas de un fluido, la cual impide que una capa se mueva libremente sobre las otras, para hacer fluir al líquido, es necesario aplicarle una fuerza ejemplo los fluidos viscosos son la mantequilla ,la mermelada y algunos jarabes

-Al calentar un gas, su viscosidad aumenta

-Al calentar un líquido ,su viscosidad disminuye

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[ ] FISICA II

1. Por una tuberia inclinada de 37° mostrado en la figura, circula agua. Calcule la presión manométrica en un punto P de la sección de 3cm2, sabiendo que el agua sale por la boquilla de 1cm2, considere la g=10 m/ s2

2. En el diseño de aviones se exige una sustentación, debida a la fuerza neta del aire en movimiento sobre el ala, de cerca de 2000 N por m2 de área de ala. Suponga que el aire (densidad=120Kg/m3) fluye por el ala del avión con flujo de línea corriente. si la rapidez del flujo por la cara inferior del ala es de 120m/s ¿Qué rapidez debe haber sobre la cara superior para obtener una sustentación de 2000 N/m2?

3. Sustentación en un avión. El aire fluye horizontalmente por las alas de una avioneta de modo que su rapidez es de 70.0 m/s arriba del ala y 60.0 m/s debajo. Si la avioneta tiene una masa de 1340 Kg y un área de alas de 16.2 m2, ¿qué fuerza vertical neta (incluida la gravedad) actúa sobre la nave? La densidad del aire es de 1.2Kg/m3.

4. Hay agua hasta una altura H en un tanque abierto grande con paredes verticales (ver figura). Se hace un agujero en una pared a una profundidad h bajo la superficie del agua. a) ¿A qué distancia R del pie de la pared tocará el piso del chorro que sale?

5. El tubo horizontal de la figura tiene un área transversal de 40.0 cm2 en la parte mas ancha y 10.0 cm2 en la constricción. Fluye agua en el tubo, cuya descarga es de 6.00 x10^-3 m3/s (6.00L/s). Calcule a) la rapidez de flujo en las porciones ancha y angosta; b) la diferencia de presión entre estas porciones.

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[ ] FISICA II

NEUMOLOGIA

OBJETIVOS

Después de estudiar este capítulo, debería ser capaz:

Describir la materia y su comportamiento Reconocer las variables caracterizan el estado gaseoso Describir como se manifiesta la variable de la presión en los fluidos Determinar la presión absoluta Enunciar la Ley general de los gases Obtener las relaciones obtenidas al particularizar la ley general de los

gases. Resolver problemas relaciones al comportamiento de los gases.

DEFINICION.-Es el estudio de estado gaseoso

LA MATERIA.- Es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio y esta constituido por atomos y moléculas.

COMPORTAMIENTO

EN EL ESTADO SOLIDO.-Las moléculas están vibrando alrededor de un punto y se encuentra ordenadas formando poliedros microscópicos que al superponerse originan los cristales macroscópicos

EN EL ESTADO LIQUIDO.- Las moléculas están vibrando alrededor de un punto y desplazándose , haciendo un rodamiento, “casi tangencial ”, es decir manteniéndose a una distancia constante entre ellas , aun cuando no conservan ningún orden en su movimiento

EN EL ESTADO GASEOSO.-las moléculas están vibrando alrededor de un punto y además desplazándose grandes distancias, están muy alejadas unas de otros, no conservando ningún orden en su desplazamiento, no varían su velocidad mientras no varían su velocidad mientras no varía la temperatura.

CLASES DE PRESION GASEOSA

PRESIÓN ATMOSFÉRICA O BAROMÉTRICA.- Es la presión que ejerce la atmosfera en toda la superficie terrestre.

Para medir la presión atmosférica se usa el barómetro de mercurio inventado por Torricelli

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[ ] FISICA II

La presión atmosférica disminuye con relación a la altura del lugar considerado respecto al nivel del marPatm=ρ∗g∗h

Presión relativa o manométrica Es la diferencia de presión entre la presión de un sistema cerrado y la presión del medio ambientePman=ρ∗g∗h

Presión Absoluta Es la presión total que soporta el gas encerrado en un recipiente P¿¿

LEY GENERAL DE LOS GASES

El volumen de un gas aumenta con la temperatura pero disminuye cuando aumenta la presión, es decir el volumen es directamente proporcional a la temperatura absoluta, pero inversamente proporcional a la presión absoluta.

VPT

=K

Ley de Boyle y Mariotte.-A temperatura constante, el volumen de un gas es inversamente proporcional a su presión absoluta.

P1∗V 1=P2∗V 2

Ley de Charles y Gay Lussac.-

A presión constante el volumen de un gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta

V 1

T 1=V 2

T 2

A volumen constante, la presión absoluta de un gas es directamente proporcional a su temperatura

absoluta P1

T 1=P2

T2

VARIACIONES DEL PESO ESPECÍFICO DE LOS GASES IDEALES

Laγ varia con la presion

Laγ varia con latemperatura

Laγ varia con lapresion y temoeratura

γγ 1

= PP1

=T 1

T

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[ ] FISICA II

LEY DE LOS GASES IDEALES

El volumen de un gas es directamente proporcional a la temperatura, pero inversamente proporcional a la presión absoluta a la que es sometida.

1. Una masa gaseosa a 32 °C ejerce una presión de 18 atmósferas, si se

mantiene constante el volumen, qué aumento sufrió el gas al ser

calentado a 52 °C?.

2. Un recipiente está lleno de aire a presión normal y a 0 °C. Posee una

válvula de seguridad que pesa 100 N y su sección es de 8 cm ². Si la

presión se mantiene normal, se desea saber qué temperatura deberá

alcanzar el recipiente para que la válvula se abra, despreciando la

dilatación del

3. A presión de 758 mm de Hg, el aire en la rama de un manómetro de aire

comprimido marca 32 cm, ¿qué presión se ejerce cuando ese nivel se

P1∗V 1

T 1

=P2∗V 2

T 2

P∗V=n∗R∗T

n= mM

T=temperatura|¿|(K o )

n=¿demoles|¿|(mol )

R=Condstanteuniversalde los gases|¿|0.81atm∗lmol∗K 0

P=Presion|¿|(atm )

V=Volumen|¿|( l )

m=masa|¿|(g )

M=masamolecular|¿| gmol

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[ ] FISICA II

EL CALOR Y LA TEMPERATURA

OBJETIVOS

Después de estudiar este capítulo, debería ser capaz:

Comprender como se determina el flujo de calor Utilizar las escalas termométricas Identificar los cambios geométricos como efecto de los cambios de

temperatura Definir que es el calor Reconocer como se propaga el calor Identificar la propagación del calor según el material Identificar las diferencias entre calor latente y sensible Aplicar la relación entre trabajo mecánico y calor Resolver problemas relacionados

TEMPERATURA.-Es la medida del flujo del calor.

TERMÓMETRO.- Es un instrumento que sirve para medir la temperatura, se basa en el fenómeno de la dilatación de sustancias liquidas (mercurio, alcohol, gas) o sólidas.

ESCALAS TERMOMÉTRICAS..-El distinto nivel de calor o frio corresponde a un valor de la magnitud termométrica. La temperatura puede medirse según escalas diferentes: según la escala centígrada o escala Celsius Co, con su correspondiente escala absoluta Kelvin K0, la escala

farenheit F0 y su absoluta Rankine R0

Relación entre Co ,K 0 , F0 , R0

DILATACION.-Es el aumento que experimenta un cuerpo en sus tres dimensiones por acción del calor. Hay tres clases de dilatación que son :lineal, superficial y cubica o volumétrica , según tenga lugar en una, dos o tres dimensiones en los cuerpos sólidos.

1. Una masa gaseosa a 32 °C ejerce una presión de 18 atmósferas, si se

mantiene constante el volumen, qué aumento sufrió el gas al ser

calentado a 52 °C?.

2. Un recipiente está lleno de aire a presión normal y a 0 °C. Posee una

válvula de seguridad que pesa 100 N y su sección es de 8 cm ². Si la

presión se mantiene normal, se desea saber qué temperatura deberá

alcanzar el recipiente para que la válvula se abra, despreciando la

dilatación del

3. A presión de 758 mm de Hg, el aire en la rama de un manómetro de aire

comprimido marca 32 cm, ¿qué presión se ejerce cuando ese nivel se

K0−2735

=C0

5= F0−32

9=F0−492

9

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[ ] FISICA II

Dilatación lineal.-Es el aumento de longitud que experimentan los cuerpos al elevar su temperatura.

COEFICIENTE DE DILATACIÓN LINEAL.- Es el aumento de longitud que experimenta la unidad de longitud de este cuerpo cuando la temperatura aumenta un grado

DILATACIÓN SUPERFICIAL.-Es el aumento de área de la unidad de superficie cuando la temperatura aumenta un grado

lf=l0 (1+α∗∆T );

∆T=T f−T 0

lf=Longitud total o final|¿|( cm ) , (m )

l0=Longitud inicial|¿|(cm ) , (m)

α=Coeficiente de dilatacionlineal|¿|( 1

C0 )T 0=Temperatura inicial|¿|(C0 )

S f=S0 (1+β∗∆T )

S f=Superficie final|¿|(cm2 )

So=Superficie iniciall|¿|(cm2 )

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[ ] FISICA II

Coeficiente de dilatación superficial..β=2∗α

DILATACIÓN VOLUMÉTRICA.-Es el incremento del volumen que experimentan los cuerpos al elevar su temperatura

Coeficiente de dilatación volumétrica.-γ=3∗α

CALORIMETRIA.-Es la rama de la física la cantidad de energía liberada en procesos de intercambio de calor

CALOR.- El calor es el proceso de transferencia de energía entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas. Este flujo siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico (ejemplo: una bebida fría dejada en una habitación se entibia).

PROPAGACION DEL CALOR.- la transmision de calor se efectua mediante tres mecanismos:

CONDUCCION.- es la forma del calor que se propaga en los solidos

CONVECCION.-Es la forma que se propaga el calor en los liquidos y gases

RADIACION.-Es el calor que se propaga en el vacio.

CARACTERISTICAS TERMICAS.-

A)CAPACIDAD TERMICA O CALORIFICA(CC ).-Es la cantidad de calor que absorbe cierta cantidad

de masa para aumentar su temperatura un grado.

b)CALOR ESPECIFICO (CE).-Es el numero de calorias que necesita absorber un gramo de masa pa mismo para aumentar su temperatura un grado

V f=V 0 (1+γ∗∆T )

V f=Volumen final|¿|(cm3 )

V o=Volumeninicial|¿|(cm3 )

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[ ] FISICA II

Calores especificos ( cal∗C0

g ) ( J∗K 0

Kg )AceiteAgua AireAlcoholAluminio CobreHieloHierroMercurioVapor e H20

0,471,000,240,660,220,090,530,120,030,48

1,9674,1861,0032,7590,9200,3762,2150,5020,1262,020

calor Formula fundamental.-Permite calcular la cantidad de calor absorvido o desprendida por un cuerpo para cualquier variacion de temperatura

Q=m∗C e∗¿ (T f−T 0)¿

Caloria.- Es la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de un gramo de masa de agua en un solo grado centigrado.

Equilibrio termico. Si se tiene dos cuerpos a diferent es temperaturas y se tiene en un ambiente raislado, se observa que uno de ellos se calienta mientras el otro se enfria, hasta que al final los dos cuerpos quedan a la misma temperatura, llamada temperatura de equilibrio

Q|¿|=Q des¿

CALORES LATENTES.- Es el calor que requiere un gramo de una sustancia para cambiar su fase, manteniendo su temperatura constante durante este cambio.

Q=Calor absorvidoodesprendido|¿|(cal ) , (Kcal )

C e=calor especifico

m=masa

Q|¿|=Calor absorvido|¿|(cal ) ¿

Qdes=Calor desprendido|¿|(cal )

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[ ] FISICA II

a) Calor de fusion.- Es la cantidad de calor que necesita 1 g de solido para transformarse integramente en liquid, una vez alcanzado su temperatura de fusion.

CALORES DE FUSIONSustancia Cal/gAluminio CincCobreHierroHieloplomo

94234149805,5

b) Calor de vaporizacion.- Es la cantidad de calor que necesita 1 g de un liquido para transformase integramente a vapor, una vez alcanzada su tempertura de vaporizacion (ebullicion).

Calores de vaporizacion Sustancia Cal/gAgua MercurioHelioHidrogenoNitrogenocinc

5403565,65,6476475

TEMPERATURAS DE EBULLICION a (1 atm y en °C)

TEMPERATURA DE EBULLICION en °C del gua en funcion a la presión mmHg

Sustancia °C °C mmHgAgua Alcohol EtilicoEterGlicerinaCoobreOroFierroPlataCloroHelioHidrogenoNitrogenoOxigeno

10078,334,5291,02310,02611,03135,01948,0-34,6-268,9-252,7-195,7-182,9

-10011050100374

1,964,584,929,2192,60760,00165450,00

cv=Qm

Donde:

cv=Calor de vaporización cal/g

Q=¿Cantidad de calor necesario cal

m=masa del liquido

c f=Qm

Donde:

c f =Calor de fusión ( cal/g)

Q=¿Cantidad de calor necesario (cal)

m=masa del liquido (g)

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[ ] FISICA II

TRANSMISION O TRANSFERENCIA DE CALOREl calor puede tranmitirse o transferirse por CONVECCION, CONDUCCION o por RADIACIONTRANSMISION POR CONDUCCIONEs el calor que pasa a travez de la masa de un cuerpo.COEFICIENTE DE CONDUCTIBILIDAD TERMICA. Es la cantidad de calor “Q”que pasa por una unidad de superficie “S” (1cm2) en cada unidad de tiempo “t”(1s) si la gradiente o caida de la temperatura “G” es la unidad (1°C/cm).

K=Coeficiente de conductibilidad termicaQ=Cantidad de calor que pasaS=Seccion del conductor G=gradiente o caida de la temperaturae=espesor del conductor o longitud del conductort=tiempo durante el cual se esta trasmitiendo calor, en “s”

CONSTANTES DE CONDUCTIBILIDAD en ( cal

cm2 .°Ccm

. s )Aluminio CobreFierro Mercurio Plomo VidrioAgua aire

0,480,920,160,140,080,0020,0010,000055

TRABAJO MECANICO Y CALOR El calor puede transformarse en trabajo mecanico y viceversaEquivalente mecanido de calor 1cal=0,427 Kp .m

K= QSGt

G=t 1−t 2

e

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[ ] FISICA II

1. Calculara la temperatura de ebullición de un metal es 5000°R ¿Cuál será el valor en °K?

A 10°C el peso específico del cobre es 83,38∗103N

m3 ¿Cuál será a 95°C?. Coeficiente

de dilatación lineal del cobre17∗10−6 /° C2. Un cilindro sólido, de aluminio, de 10 cm de radio de la base y 50 cm de altura se

calienta de 0°C a 100°C λ=24∗10−6/° Ca. Aumento del volumenb. Variación de su peso específico.

3. Al soldarse dos platinas una de latón y otra de hierro, a manera de termostato en el motor de una avioneta están soldadas en sus extremos separadas a 2 mm una de otra. Si se aumenta la temperatura de 10°C a 550°C , calcular el radio del arco que se forma como consecuencia del calentamiento

4. Sobre una cierta porción de mercurio flota un cilindro de fierro en posición vertical. A 0°C el cilindro está sumergido 0,573 de su altura. Si la temperatura se eleva a 250 °C, el cilindro se sumerge? Y en cuanto.

5. En el laboratorio se requiere calcular a el calor especifico de uno de los metales posibles a ser utilizados en la construcción de motores en la avicion para ello se tiliza un calorímetro cuyo equivalente en agua es 100 g contiene 600 g de agua a la temperatura de 20°C. se introduce un cuerpo cuya temperatura equilibrio de 60°C ¿Cuál es el calor especifico de este material ?

6. Para calentar 1000 litros de agua de 10°C a 90°C , contenido en un deposito, se hace pasar agua caliente a 100 °C por un serpentin. Después de su recorrido, el agua del tubo sale a 90 °C y pasan a 2 litros por segundo¿Cuánto tiempo pasara para que toda el agua del deposito llegue a 90 °C?

7. En sistema de refrigeración de un motor se utilizan 5litros de agua a 30°C, en un recipiente cilíndrico de aluminio, a modo de serpentin, que esta a 4°C , resultando la temperatura de 25°C. Calculara el espesor del recipiente de aluminio a °C

8. Calcular la cantidad de calor que desprende al momento de frenar una aeronave en el momento del aterrizaje cuando desciende y toma contacto con la pista a una velocidad de 160Km/h siendo una masa de 1200Kg

9. ¿Qué velocidad debe llevar una bala de plomo para que al chocar contra una pared completamente dura?

a. Alcance su temperatura de fusión de 327°Cb. Para que todo el plomo se licué? Temperatura inicial de 10°C C e=0,031cal / g calor

de fusión del Pb=5,37cal/g

a.

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[ ] FISICA II

INTRODUCCCION A LA TERMODINAMICA

OBJETIVOS

Identificar las relaciones existentes entre la energía mecánica y calorífica

Describir la aplicación de los gases relacionados con los cambios de temperatura identificados en las maquinas térmicas

Comprender en que consiste la primera ley termodinámica Describir las diferentes formas de transformar el calor de un gas en

trabajo Resolver problemas relacionados

El estudio de la relacion que existe entre la energia mecanica y la energia calorifica se denomina TERMODINAMICA

TRABAJO REALIZADO POR UN GAS.-De acuerdo a la Ley de Charles “A presion constante el volumen de un gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta”

El trabajo realizado por el gas al desplazarse una altura “h” por el embolo que ejerce presion sobre el gas es invariable, llamado “W” cuyo trabajo es invariable.

W=F∗h peroF=P∗A→W=P∗A∗h ,

como el cambiode volumenesta definido A∗h=A (V 2−V 1 )=∆V

Esto quiere decir que el trabajo realizado esta dado por W=P∆V

Como la presion se mide atm y el volumen se mide en litros, el trabajo realizado por un gas sera

W|¿|atm∗l

Las unidades en el SI: 1atm∗l=101300Pa∗10−3m3=101,3N

m2m3=101,3 joule=24,31cal

Representacion de Grafica del trabajo realizado por un gas

a.

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[ ] FISICA II

El trabajo realizado por un gas es representado por el area formado en un sistema de ejes coordenadas, presion – volumen, cuando varia la temperatura manteniendose la presion constante.

CALOR ABSORVIDO POR UN GAS

Es la cantidad de calor que absorve una masa gaseosa para variar su temperatura, manteniendo su presión o su volumen constante Q=C e .m .∆ t

CALOR ESPECIFICO DE UN GAS.- Es la cantidad que necesita 1 gde gas para subir su temperatura en 1 °C

C e=Q

m∆t

Donde Q=calor necesario|¿|cal, m=masade gas|¿|Kg; ∆ t=cambiode temperatura|¿|° C

Cuando se calienta a presion constante el calor absorvido sirve para aumentar la temperatura del gas (energia interna) y para aumentar su volumen (trabajo realizado), mientras que cuando se calienta manteniendo el volumen constante, el calor absorvido sirve solo para aumentar la

temperatura C e. Pk>C e .V k

C e. Pk=calor especifico a presion constante

C e. V k=calor especificoa volumenconstante

El calor especifico de un gas que se calienta a presion constante, es mayor que el calor especifico de un gas que se calienta a volumen constante.

PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA

“En toda transformacionm, entra calor y trabajo, la cantidad de calor entregado a un sistema es igual al trabjo realizado, mas el aumento de su energia interna”

Q=W +∆ E

Q=calor entregado

W=Trabajo realizado

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[ ] FISICA II

∆ E=Aumentode laenergiapor aumento de temperatura

A presión constante el calor entregado ha servido para realizar el trabajo “W” al subir el embolo una altura “h”, y en aumentar su temperatura o energía interna ∆ E

Experimento de Joule

Con este experimento se demuestra que la acción interna solo depende de la temperatura.

Dos cilindros, conectados entre si por un tubo, estan dentro de un calorímetro al cual se le ha instalado un termómetro.

El primer cilindro se ha llenado con gas, y en el segundo se ha realizado un cuidadoso vacío.

Se abre la llave M, pasa el gas de A a B y se llenan los dos cilindros, el volumen aumenta, la presion disminuye pero la temperatura no varía, esto se observa en el termometro instalado.

Cuando Q=W +∆ E

1. Al pasar el gas de A a B no realiza ningun trabajo (W=0)porque nada se opone a su expansión.

2. Como la temperatura no ha variado quiere decir que no ha habido ingreso ni salida de calor, por lo tando Q=0

3. Como consecuencia la energia interna no ha variado ∆ E=0De las tres variables de un gas P, V y T solo la temperatura se mantuvo constante, este hecho indujo a Joule a sostener que “la energía interna de gas solo depende de la temperatura”

FORMAS Y DERIVACIONES DE TRANSFORMAR EL CALOR DE UN GAS EN TRABAJO

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[ ] FISICA II

TRANSFORMACION ISOMÉTRICA.-Cuando el volumen permanece constante no hay trabajo realizado (W=0), solo hay aumento de energia interna dentro del gas (Q=∆ E)

TRANSFORMACION ISOBARICA.-Cuando la presion varia,el calor entregado “Q”realiza el trabajo “W” de aumentar el volumen del gas y aumentar tambien la temperatura del gas, es decir aumentar la energia interna ∆ E

TRANSFORMACION ISOTERMICA.-Cuando la temperatura no varia, para variar el volumen, es decir para realizar un trabajo “W” debe variar la presion, pero como no varia la temperatura la

variacion de la energia interna es cero (∆ E=0);donde Q=W calculado W=2,3nRTlogV 2

V 1

Donde n=#de moles contenidos en un gas

R=Constante universal de los gases

V 2=Volumenen el estado final

V 1=Volumenen elestado inicial

TRANSFORMACION ADIABATICA.- Cuando el gas no gana ni pierde calor (Q=0)sin embargo se realiza un trabajo, eso se debe a la variacion de su energia interna.W+∆ E=0.

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[ ] FISICA II

Sin embargo como ∆ E≠0 quiere decir que ha habido variación de temperatura, a pesar de que no se le ha dado ni quitado calor, quiere decir que el trabajo que realiza lo hace a expensas de su propia energía.

Esto es si pierde de energia interna produce trabajo, si gana energia interna, consume trabajo.

La presión , Volumen y la Temperatura en proceso adiabatico estan relacionados de la siguiente

forma: P1V 1γ=P2V 2

γ→T 1V 1γ−1=T 2V 2

γ−1→γ=C e pk

Ce V k

Donde C e pk=Calor especificodeun gasa presionconstante

C eV k=Calor especificodeun gasa volumenconstante

1. Un gas soporta una presión constante de 3 atm y se calienta de 30 a 55 °C. si su volumen inicial es de 5 m3¿Calcular el trabajo realizado en Joules?

2. Un cilindro con un embolo contiene 580 g de aire que ocupa un volumen de 500 litros a 1 atm y 21°C. Se caliente a 38°C, calcular:

a. Calor absorbido cuando el volumen es constanteb. Calor absorbido cuando la presión es constante.c. Calcular el trabajo realizado por el gas al aumentar su volumen y compararlo

con la diferencia de calor de las preguntas a y b.3. Un cilindro con un embolo contiene 200 g de N2, que ocupa un volumen de 30 litros a

15 atm. Sin variar la temperatura (isotermica) se le expande hasta que ocupe 4 veces el volumen inicial

a. Temperaturab. Presión finalc. Trabajo realizadod. Variación de energía e. Calor que h intervenido

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[ ] FISICA II

MAQUINAS TERMICAS

Después de estudiar este capítulo, debería ser capaz:

Describir el funcionamiento de una máquina de combustión interna Describir el funcionamiento de una máquina de combustión externa

Son aquellas que transforman el calor en trabajo mecanico y viceversa pueden ser:

1. MAQUINAS DE COMBUSTION EXTERNA. Cuando la fuente de energia calorifica está en el exterior de la maquina Ejm:la locomotora de vapor

2. MAQUINAS DE COMBUSTION INTERNA.- Cuando la fuente de energía calorifico pertenece a la máquina Ejm: Motor de explosión y diesel

El calor entregado al caldero vaporiza el agua, el cual por una tuberia adecuada (se desprecia la perdida de energía, en este transporte), ingresa el cilindro a traves de una válvula de admision. Del vapor que llega al cilindro una parte realiza el trabajo de levantar el piston y otra parte pasa al condensador sin realizar trabajo, lo cual quiere decir que no toda la energía entregada al cilindro se transforma en trabajo, solo una parte, lo que indica que el rendiminiento de la energía entregada al cilindro es el 100%

LOS CUATRO TIEMPOS DE UNA MAQUINA A VAPOR SON:

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[ ] FISICA II

1er Tiempo.- Admision AB.- Ingresa el vapor a alta presion por la válcula de admisión que esta abierta y se expande aproximadamente ¼ la carrera del pistón , se realiza a presión constante, es decir isobaricamente (AB). La válvula de escape esta cerrada.2do Tiempo.- Expansión BC.- Se cierra la válvula de admisión. Es un proceso adiabático. Hay un aumento de volumen con disminución de presión, no absorve ni expele calor, este movimiento es por inercia (BC)3er Tiempo: Expulsión CD +DE.- comienza cuando el piston alcanza su máxima carrera, en este instante se abre la válvula de escape y se produce un brusco descenso de presión (CD) al haberse expulsado una parte del gas por la válvula, el proceso de barrido o expulsión del gas continúa pero a presión constante (DE), sin embargo no se expulsa todo el gas, porque la válvula de escape se cierra antes que salga todo el vapor.4to Tiempo : Compresion adiabatica del saldo de los vapores.- Comienza cuando se cierra la válvula de escape se produce una compresión (EA) de los vapores restantes, adiabaticamente.Luego la máquina recibe una nueva inyeccioón de vapor y el ciclo se repite.RENDIMIENTO O EFICIENCIA.- Es la relación entre el trabajo realizado por una maquina

y el calor total entregado R=WQ

∗100

Tambien se puede calcular con las siguientes relaciones R=Q1−Q 2

Q1 y R=

T 1−T 2

T1

Donde Q1=calor entregado ,Q2=calor absorbido por lafuente fria

T 1=Temperaturaabsolutamayor ;T 2=temperatura absolutamenor

MAQUINA DE COMBUSTION INTERNA.- Basicamente un motor de explosion es igula qu eun motor o maquina de vapor . La diferencia es que , en el motor y no necesita caldero, y por consiguiente ocupa un volumen enormemente menor que el motor de vapor. Consiste en un cilindro donde se realiza la combustion de una mezcla de aire y nafta pulverizada , la chispa que inicia la combustión de esta mezcla proviene de una bujía a la cual llega corriente eléctrica enviada por un distribuidor.1er. Tiempo ADMISION

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[ ] FISICA II

El piston está en el “Punto Muerto Superior”(P,M,S).El piston empieza a bajar por acción del cigüeñal, al cual está conectado por un brazo que se llama biela, en este mismo instante se abre la válvula de admision que comunica con el carburador. Como el pistón baja se produce un vacío en el cilindro; está es la razón por la que ingresa la mezcla de re y nafta al cilindro a la presión atmosférica. Ha habido pues una expansion isobarica2do Tiempo: COMPRENSIÓN.-

La válvula de admisión se cierra, la válvula de escape esta cerrada, el pistón sube accionado por el cigüeñal y comprime la mezcla hasta regresar el pistón a su P.M.S., en este momento la mezdla tiene una presión aproximada de 8 atm. Esta comprensión se ha realizado mediante un proceso teóricamente adiabatico, la temperatura de la mezcla es alta, cerca al punto de combustión.3er Tiempo ENCENDIDO, EXPLOSIÓN Y EXPANSIÓN.-

Cuando la mezcla esta compimida en la cámara de combstión, llega el chispazo a la bujía, enviada por el distribuidor de corriente, el calor se propaga violentamente en toda la mezcla y se enciende, produciendose una explosión de la mezcla gaseos, la cual orgina un aumento violento de gas y temperatura, originando un aumento formidable de la presión, antes que baje el pistón, este instante se considera isométrica. Luego esta fuerza empuja al

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[ ] FISICA II

pistón produciendose la segunda parte de este 3er tiempo, la explosión, proceso que se considera adiabatico.

4to Tiempo: ESCAPE.-

Cuando el piston ha cumplido su carrera de bajada, es decir cuando esta en su punto muerto inferior (P.M.I.), la presion del gas es muy baja, casi igual a la atmosférica, en es instante se abre la válvula de escape abierta y la presión baja bruscamente isometricamente, es decir, tan rápido que el piston no ha logrado moverse. Luego, con la válvula de escape abierto, el pistón asciende, expulsando todo el gas del cilindro hasta llegar al Punto Muerto Superior.En este instante se cierre la válvula de escape, se abre la de admision se repite el ciclo.De lo escrito se observa que sólo la expansión “DE” es la carrera que produce trabajo, las otras tres carreras no , por lo tanto el trabajo que produce esta carrera debe ser mayor que el que absorben las otras tres carreras para que el motor tenga rndimiento útil.El primer movimiento, el de admisión, debe ser suministrado por una máquina exterior, como la batería de los motores de automóvil que de el movimiento inicial o como la “manivela”, con que los carros antiguos “arrancaban”

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[ ] FISICA II

1. Describe en forma clara y concisa el funcionamiento del Ciclo de Carnot

2. cribe en forma clara y concisa el funcionamiento el Ciclo Real de un Motor de Explosión

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[ ] FISICA II

ELECTRICIDAD

OBJETIVO

Después de estudiar este capítulo, debería ser capaz: El proceso y el origen de la electricidad Definir el concepto de carga eléctrica Resolver problemas referente a cargas eléctricos

La palabra electricidad deriva de “electrón” que quiere decir ambar, es un agente natural que se manifiesta por atracciones y repulsiones de masas cargadas de electrones o masas deficitarias de electrones. Para su estudio se divide en A)Electrostática, B) Campo Eléctrico, C)Potencial eléctrico y D)Capacidad eléctrica

ELECTRÓSTICA

Es la parte de la Fisica que estudia a las cargas electricas en reposo (masa de electrones ganada o cedida)

Aproximadamente hace 6 siglos antes de Cristo vivio Thales, naceido en la ciudad de Mileto. Según la historia científica, parece que fue él quién descubrio que, frotando una barra de ambar con un paño, atraía objetos muy livianos como pedcitos de papel o plumas. Posteriormente, a este fenomeno se le llamó electricidad, derivado de “electrón”, que en griego quiere decir ambar.

CARGA ELECTRICA.- Se llama carga electrica a la masa de electricidad ganada o perdida por un cuerpo cualquiera; por eso hay dos clases de electricidad.

a. ELECTRICIDAD POSITIVA O VITREAEs la que aparece un una barra de vidrio al ser frotada por una tela de seda, debdio a que los electrones de los átomos superficiales del vidrio han pasado a la tela de la seda y la barra de vidrio a quedad deficitiaria en electrones, por consiguiente, cargada de protones o con electricidad positiva.

b. ELECTRICIDAD NEGATIVA O RESINOSA Es la que aparece en una barra de resina (plastico) cuando se frota con una tela de lana, debido a que los electrones de la lana han pasado a la resina; la lana se quedado deficitaria de electrones y labarra de resina ha quedado cargada de lectrones o con electricida negativa

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[ ] FISICA II

PRIMER LEY DE ELECTROSTATICA(LEY CUALITATIVA).- Es una ley cualitativa “los cuerpos cargados con el mismo signo se repelen, cargados con signos contrarios se atraen”

SEGUNDA LEY DE LA ELECTROSTATICA: LEY DE COULOMB (LEY CUANTITATIVA).- Es una ley cuantitativa “la fuerza de atracción o repulsión en la línea que une los centros entre dos cargas puntuales electrostática, es directamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa sus centros y que depende de una constante en el aire (K) y en el vacion (ε) ”

F=Kq1q2

d2

El valor de “K” en el aire o vacio es 9∗109 N .m2/c2 o 1 Dina .cm2/ Stc2

El valor de la constante de coulomb se obtine por: K= 14πϵ

El valor de “ϵ ”para el aire y el vacio es :8,86∗10−12 c2/m2

Donde: K= 14πϵ

→K= 1

4 (3,14 ) (8,86∗10−12c2/m2)=9∗109N .m2/c2

La ley de Coulomb se puede expresar de dos formas F=Kq1q2

d2 o F= 14 πϵ

q1q2

d2

Donde F= Fuerza eléctrica q1q2

=cargas eléctricas K=constante de Coulomb o de proporcionalidad d=distancia entre las dos cargas

SISTEMAS DE UNIDADES ELECTROSTÁTICAS

Elementos SistemasSI CGS

F N Dnq C Stc o uecd CmK 9∗109 N .m2/c2 Dn.cm2/Stc2

ε C2/N .m2 Stc2/Dn.cm2

N=Newton; C=Coulombio; m=metro;Dn=dina; cm=centímetro; Stc=Statcoulombio; uec=unidad electrostática de carga

Equivalencias

1 N=1∗105Dn; 1C=3∗109Stc 1¿¿ ¿

1masa de e−¿=9,11∗10−31 Kg¿

1masa de p+¿=1,67∗10−27Kg ¿

1masa de n°=1,68∗10−27 Kg

1µC=1∗10−6C

1nC=1∗10−9C

1 pC=1∗10−12C

1coulombio=6,25∗1018 electrones

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[ ] FISICA II

CAMPO ELECTROSTATICO

Después de estudiar este capítulo, debería ser capaz: Definir el concepto de electrostática Identificar las principales de las leyes electrostáticas Resolver problemas aplicando las leyes electrostática

EL CAMPO ELECTRICO.- Es aquel espacio que rodea a toda carga electrica.

e−¿=electron; p+¿=proton ; n°=neutron¿¿ µC=microcoulomb ;nC=nanocoulomb; pC=picocoulomb

1. Calcular la distancia a la que se encuentran dos electrones que se repelen con una fuerza de 576∗10−13N

2. Dos cargas de +5∗10−6 y +6∗10−6 se encuentran separados a 0,1 m en el vacio. Calcular la fuerza que ejercerán estas cargas sobre una tercera de −6∗10−6

a. En el punto medio entre las dos cargas b. A 0,03m de la primera entre ellas c. A 0,05m de la segunda y fuera de ellas

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[ ] FISICA II

Es conocida tambien como campo electrostico.

Intensidad del campo eléctrico.- Se llama intensidad de campo electrico al afuerza (F) que crea una carga (Q) aplicado sobre una carga (+q) positivo. Se representa por E matematicamente su

ecuacion es:F=E∗q→E= Fq

En consecuencia la Intensidad del campo electrico es una magnitud vectorial puesto que tienen la misma direccion y sentido que la fuerza

INTENSIDAD DEL CAMPO ELECTRICO EN FUNCION A LA DISTANCIA

Si F=KQ∗qd2 sustituyendo F en

E=Fq→E=

KQ∗qd2

q por lo tanto E=K

Qq

POTENCIAL ELECTRICO

Después de estudiar este capítulo, debería ser capaz: Definir el concepto de potencial eléctrico. Indicar el trabajo de la fuerza eléctrica. Estudiar y establecer la diferencia de potencial eléctrico. Resolver problemas aplicando las leyes de potencial eléctrico.

1. Una carga de 25 Stc se encuentra en el aire generando un campo eléctrico con una fuerza de 32 Dn, Calcular la intensidad de campo eléctrico

2. Dos cargas de 6,7∗10−8C y 1∗10−7 estan separadas a 0,1 m . Calcular el campo resultante:

a. En un punto a 0,04 m de la primera carga y entre ellasb. ¿En que punto el campo es nulo?

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[ ] FISICA II

Se define como potencial eléctrico al trabajo (W) realizado por una carga (q) situada en un campo eléctrico donde se requiere una fuerza (F) para desplazar una distancia (d) desde el punto A al B

V A=Wq→V A=

F∗dq

=KQ p∗q

d2 ∗d

q→V=K

Qd

Donde :W=Trabajo eléctrico; V=potencial eléctrico; Q=carga que crea el campo; d=distancia entre la carga Q y el punto A ; K=constante de Coulombio

DIFERENCIA DE POTENCIAL ELECTRICO.- De acuerdo a la definición de potencial, para transportar la unidad carga des el infinito hasta el punto A se requiere un trabajo V A, para hacerlo

desde el infinito hasta el punto B hasta A, habría que realizar un trabajo, V A−V B, denominado diferencial de potencial

Su expresión matemática es la siguiente: V A−V B=W B−A

q

CAPACIDAD ELÉCTRICA y CONDENSADORES

Después de estudiar este capítulo, debería ser capaz: Definir el concepto de capacidad eléctrica. Estudiar y reconocer las unidades de la capacidad eléctrica y sus

equivalentes. Reconocer los diferentes tipos de asociación de condensadores

UNIDADESSistemas V W q d KS.I. Vol J C M N .m2

C2

C.G.S. Stvol Erg Stc cm Dn.cm2

Stc 2

Donde:Vol=Voltio ; C=Coulombio; J=julio; m=metros

Stvol=Statvoltio ; Erg=Ergios; Stc=Statcoluombiocm=centimetro

Equivalencias

1 volt= 0,00333 Statvoltio1Statvolt=300Voltios1Julio=1∗107Ergio1 Ergio=1∗10−7

V A−V B=Diferencia de potencial entre A y BW B−A =Trabajo para llevar la carga q desde A y B.

1. Calcular el trabajo eléctrico, de una carga de 2 C, sabiendo que el potencial eléctrico tiene un valor de 0,918 vol.

2. Una carga eléctrica, crea un potencial de 100 vol a 60 cm. ¿Cuál es la magnitud de la carga?

3. Tres cargas eléctricas crean campos diferentes y sus valores son 12C, 14C y 16 C y las distancias son de 10cm, 12cm y 14cm respectivamente. Calcular el potencial eléctrico total.

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[ ] FISICA II

Resolver problemas aplicando las leyes de capacidad eléctrica y condensadores

CAPACIDAD DE LOS CONDUCTORES.- Es la cantidad de carga eléctrica que es capaz de “guardar” un conductor,por unidad de diferencia de potencial.

C=QV

UNIDADESSistemas

V Q C

S.I. Vol C FaradioC.G.S. u.e.v u.e.q franklin1 Coulombio=3∗109u.e.q.

1voltio=1 joule1coulb

1voltio= 107 Ergio3∗109u . e .q .

1voltio= 1300

u . e . v .

1 faradio=9∗1011u . e . c .1µfaradio=9∗105u . e . c .1 pfaradio=0,9u . e . c .

CONDENSADORES

Son aparatos o dispositivos que sirven para almacenar cargas eléctricas por poco tiempo.

Un condensador lo forman dos conductores y entre ellos existe “un campo eléctrico”y “una diferencia de potencial”

CAPACIDAD DE UN CONDENSADOR.- Como en cualquier conductor, la capacidad de un condensador esta dada por la cantidad de carga eleéctrica “Q” que puede guardar por unidad de diferencia de potencial “V”.

Las unidades empleadas son:en el

Donde 1microfaradio(µf )=10−6 F

1picofaradio(pf )=10−12 F

Los condensadores son dos placas cargadas con igual cantidad de electricidad ,pero de signo contrario y que entre ellos siempre hay un aislante que impide el flujo inmediato de electricidad,

Capacidad de una esfera.- La capacidad en una esfera esta directamente relacionada numéricamente con su s radio. C=R Donde C|¿|u .e . c . y R|¿|cm

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[ ] FISICA II

de lo contrario se anularía la diferencia de potencial que debe existir entre las placas. Esta sustancia aislante entre las placas paralelas se llama “dielectrico”

Sustancialmente , como se dijo, un condensador consta de 2 placas, una se llama placa colectora o colector y la otra placa condensadora o condensador

El principio de todo condensador consiste en el siguiente: el colector recibe electrone del generador, al cual esta conectada, y se carga negativamente ; el condensador sufre una “induccion ” o rechazo a sus electrones por accion del campo eléctrico creado por el colector, y como está conectado a tierra fugan sus electrones a tierra, como consecuencia queda cargado positivamente.

CAPACIDAD DE UN CONDENSADOR PLANO.- Un condensador plano consta de dos láminas metálicas paralelas separadas entre sí por un aislante o dieléctrico. Como en todo condensador, una placa, el colector, está conectada a un generador y el condensador a tierra

La capacidad del condensador plano es directamente proporcional a la superficie de sus placas e inversamente proporcional a la distancia que los

separa:C= Ad

Donde C=capacidad de un condensador, en metros; A=área de la placa, en m2

; d=distancia entre placas, en metros.

REPRESENTACION CONVENCIONAL O SIMBOLOGIA

ASOCIACION DE CONDENSADORES.- Se pueden asociar o enlazar condensadores de tres maneras:

a) En serie o cascada

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[ ] FISICA II

b) En paraleloc) Mixto o en bateríaa) ENLACE EN SERIE O CASCADA

Sus caracteristicas

1) V=V 1+V 2+V 3……….

2) Q=Q 1=Q2=Q3………

3)1C

= 1C1

+ 1C2

+ 1C3

………

b) ENLACE EN PARALELO

Sus caracteristicas

1) V=V 1=V 2=V 3……….

2) Q=Q 1+Q2+Q3………

3) C=C1+C2+C3

c) ENLACE EN BATERIA O MIXTO

La capacidad de los condensadores que estan en serie será:

41

[ ] FISICA II

1CA

= 1C1

+ 1C2

+ 1C3

En caso de que todos los condensadores sean iguales:

1CA

=n1C

En la seccion A C A=C1

n (1)

En la seccion B CB=C1

n (2)

En la seccion C CC=C1

n (3)

Siendo los grupos 1,2,3 estar conectados en paralelos

C=C A+CB+CC…….

Sustituyendo sus valores

C=C1

n+C1

n+C1

n…………

C=NC1

n

ENERGIA DE UN CONDENSADOR.-Cuando un condesador se carga, evidentemente que al principio el condensador empieza descargado, Q=0, por consiguiente la diferencia de potencial también es cero, es decir V=0. A medida que se carga, la diferencia de potencial va subiendo de 0 a V y el valor medio de esta diferencia entre el estado inicial y final es V/2

El trabajo necesario para trasladar una carga “Q” a travéz de una diferencia de potencial media

V/2 esta dada por W=12VQ

Siendo la energia almacenada en un condensador con la carga “Q” y un diferencia de potencial “V”.

Donde C=capacidad totalC1=Capacidad de cada condensadorN=Número de conexiones en serien=Número de condensadores de cada serie

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[ ] FISICA II

Pudiendo tambien ser determinado W=12CV 2

ó W=12Q2

C

ELECTRODINÁMICA

Después de estudiar este capítulo, debería ser capaz: Definir el concepto de electrodinámica. Definir el concepto de circuito eléctrico Identificar la asociación de resistencia. Identificar la intensidad, diferencia de potencial y resistencia eléctrica. Estudiar y establecer las unidades de: amperio, voltio y ohmios. Identificar la fuerza electromotriz y la caída de tensión.

1. ¿Cuál es la capacidad de un conductor que con una carga de 700 franklins eleva su potencial al 2500 voltios?

2. ¿Cuál es potencial de una esfera de 10 cm de diámetro cuando se le inyecta una carga de 10−6 coulomb?

3. Las capacidades de 3 condensadores conectados en serie son: 4pF, 5pF y 10 pF, están conectados a un generador de 240 Voltios. ¿Calcular la caída de potencial producida en cada condensador?

4. Se conectan 3 condensadores en paralelo de 0,3 µF, 1,3 µF y 4 µF. Conectados a un generador de 110V. Calcular:

a. Capacidad total b. Carga de cada unoc. La caída de potencial de cada unod. La energía total almacenada

5. Dos condensadores de 2 µF y 3 µF están conectados en paralelo y este conjunto a su vez conectado a tres condensadores de 3 µF, 5 µF y 6 µF en serie. El conjunto esta conectado a un generador de 220 voltios. Calcular:

a. La capacidad resultante b. La carga de cada uno c. La caída de potencial de cada uno d. La energía total almacenada en los 5 conductores.

43

[ ] FISICA II

Identificar las leyes de Kirchhoff Resolver problemas aplicando las leyes electrodinámicas, análisis de

circuito aplicando las leyes de Kirchhoff.

Es la parte de la Fisica que estudia a la masa eléctrica en movimiento.

CORRIENTE ELECTRICA.- es el flujo de electrones a través de un conductor, ocasionado por una dieferencia de potencial.

VELOCIDAD DE LA CORRIENE ELECTRICA.- Un conductor esta lleno de electrones libres, el cobre por ejemplo tiene aproximadamente, 8,5∗1022 electrones libes por cm3; cuando el conductor se conecta a un generador, este produce electrones, los cuales empujan a los electrones libres del conductor.

SENTIDO DE LA CORRIENTE ELECTRICA.- el sentido físico de la corriente es de polo negativo a la polo positivo. Es decir que la corrinete electrica circula del polo de mayor potencial, positivo, al de menor potencial, el negativo.

SISTEMAS DE UNIDADES SI PARA MEDIR LA CORRIENTE ELECTRICA

LA UNIDAD DE LA INTENSIDA ES EL AMPERIO , siendo el amperimetro un aparato cuenta los electrones por sección del conductor en cada unidad de tiempo, por ejemplo en cada segundo, se calcula asi.

I=Qt

donde I= intensidad, en amperios “A”; Q=cantidad en electrones, coulombios; t=tiempo

en segundos

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UNIDAD DE DIFERENCIA DE POTENCIAL

Para que haya circulación de lectrones debe haber una diferencia de carga de electrones o una diferencia en la cantidad de electrones de los extremos de un conductor, esto es lo que origina una diferencia de fuerza electrica o una diferencia de potencial que provoca el flujo de electrones. La unidad de diferencia de potencial es el ”E” VOLTIO, esta dado por el trabajo “W” desplegado por un joule para trasladar la carga “Q” de un coulombio

E=WQ

; Siendo 1voltio=joule

coulombio

UNIDAD DE RESISTENCIA ELECTRICA LEY DE OHM

Resistencia electrica es una caracteristica que tienen los materiales de ofrecer dificultad al fluido de la corrinet eléctrica a través de ese material que sirve de conductor. Cuando pasa la corriente por la resistencia esta se calienta, cualquiera que sea la dirección de la corriente

LEY DE OHM.- A temperatura constante , la relacion entre la diferencia de potencial “E” y la intensida “I”, de un conductor, es constante, esta se llama resistencia “R”.

R=EI

donde R=resistencia del conductor (ohm); E=diferemcoa de potencial en voltios; I=intensida

de la corriente en amperios

LEY DE POUILLET O DE LA RESISTENCIA DE LOS CONDUCTORES

Los conductores ofrecen resistencia al paso de la corriente, según la calidad del material y según sus dimensiones. La ley que regula esta caractéristica, se enuncia así:

“La resistencia de un conductor es directamente proporcional a su longitud (L) e inversamente proporcional a su sección (A)”

R=ρLA

Donde R=resistencia del conductor en Ohm; ρ=resistividad o resistencia especifica de cada material en ohm*cm; L=longitud del conductor en cm; A=área de la seccion del conductor en cm2

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[ ] FISICA II

CONDUCTANCIA.- Es el inverso de la resistencia

G= 1R

Donde G=conductancia en mhos o siemes (s); R=resistencia en ohmios Ω

VARIACION DE LA RESISTENCIA CON LA TEMPERATURA

RT=Ro (1+α (T−T 0))

CAIDA DE TENSION

En todo circuito con resistencia por las que sirvula la corriente, se produce una caída de tensión que viene ser una disminucion de la Fem (Fuerza electromotriz). Esta caida de tension puede ser interna o externa

a) CAIDA DE TENSION EXTERNA.- Es la resistencia que ofrecen los aparatos instalados en el circuito, es decir la caida de tension entre uno y otro borne del generador. No incluye la resistencia del generador y esta dada por Ee=I Re

b)CAIDA DE TENSION INTERNA.- Esta dada por la resistencia de la fuente, esta dada por Ei=I Ri

RESISTIVIDADES O RESISTENCIAS ESPECÍFICAS “ρ” DE ALGUNOS EN (Ω*m)CONDUCTORES AISLADORESAluminio 2,63∗10−8

Cinc 6,00∗10−8

Cobre 1,72∗10−8

Hierro 10,00∗10−8

Níquel 12,00∗10−8 Mercurio 94,00∗10−8

Oro 2,20∗10−8

Plomo 22,00∗10−8

Ámbar 5∗1012

Azufre 2∗1015

Baquelita 2∗1013

Cuarzo 7∗1014

Madera seca 108−1011

Mica 1012

Vidrio 1010−1014

Agua pura 5∗103

RT=resistencia a temperaturaT

R0=Resistencia a temperaturaT 0

α=coeficiente de temperatura

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[ ] FISICA II

c) CAIDA DE TENSION TOTAL .- Incluye la resistencia o caida de tensión externa e internaET=Ee+Ei

CIRCUITO ELECTRICO Las partes que constituyen un circuito electrico son 1. Generador: Desempeña una funcion similar al de una bomba de agua, no produce

electrones, como la bomba de agua no produce agua, sino que los hace circular. Circulan los electrones libres del conductor.

2. Receptor: recibe el flujo de electrones o corriente eléctrica y este flujo realiza un trabajo que se manifiesta bajo forma de luz, calor, etc.

3. Conductores: son los medios a lo largo del cual fluyen los electrones que el generador hace circular

CIRCUITO ABIERTO Y CIRCUITO CERRADOSe dice que un circuito está “abierto” cuando no hay circulación de corriente, es decir, se interrumpe el paso de corriente mediante un “interruptor” es como una especie de puente elevadizo que impide la circulación de electrones.Se dice que un circuito “cerrado” cuando hay circulación de corriente eléctrica ASOCIACION DE RESISTENCIAS

a) ASOCIACION DE RESISTENCIAS EN SERIE

Características:1) I=I 2=I 3=I 4……….

2) R=R1+R2+R3…….

3) E=E1+E2+E3…….

b) ASOCIACION DE RESISTENCIAS EN PARALELO

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Características:

4) I=I 2+ I 3+ I 4……….

5) 1/R=1 /R1+1 /R2+1 /R3…….

6) E=E1=E2=¿…….

CORRIENTES DERIVADAS

LEYES DE KIRCHOFF

Corrientes derivadas son las corrientes que circulan por las redes de un circuito conectadas en paralelo.

El sentido que se le asigna a la corriente en cada nudo es arbitraria. Si la elección está mal hecha, el proceso matemático para la solución del problema indicará muy claramente que esta elección está equivacada

PRIMERA LEY DE KIRCHOFF O REGLA DE LOS NUDOS

“La suma algebraica de las intesidades de las corrientes que llegan aun nudo es igual a cero” o “la suma de las intensidades que llegan a un nudo, es igual a la suma de las intensidades que

salen del nudo”. Asi: ∑ I Entran=∑ I Salen

En el nudo B: I 2=I 3+ I 1

En el nudo E: I 1=I 2+ I 3

SEGUNDA LEY DE KIRCHOFF O DE LAS MALLAS

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“La suma algebraica de las fuerzas electromotrices de una malla cualquiera, es igual a la suma

algebraica de los productos de las intensidades por las respectivas resistencias”. Así: ∑ E=∑ IR

Asi para la malla ABEF

E1+E2=I 1 R1+ I2 r ´ ´i+ I 2R2+ I 1R3+ I 1r ´i (1)

Para la malla ACDF

E1=I 1R1+ I 3 R4+ I 1R3+ I 1 r ´ i (2)

Para la malla BCDE

−E2=I 3 R4−I2 R2−I 2r ´ ´ i (3)

PUENTE DE WHEASTONE

Es un circuito que se utiliza para medir resistencias, como se muestra en la siguiente figura. Consta de 4 resistencias R1 ,R2 , R3 ,R4 conectadas a un generador de Fe m. en el ramal CD se instal un galvanómetro, aparato que detecta, mide la intensidad y determina el sentido de la corriente eléctrica por medio de la desviación que sufre una aguja imantada situada en el interior de un carrete rodeado de cobre envuelto en seda, cuando pasa la corriente por dicho alambre.

Para ciertos valores adecuados, de resistencia, el galvanómetro no marca paso de corriente eléctrica lo que quiere decir que el puente de Wheastone está en equilibrio; es decir los potenciales C y D son iguales (EC=ED) por tanto , sus caidas de potencial son iguales, así:

EA−EC=EA−ED → EC=ED → I 1R1=I 2R4 (a)

EC−EB=ED−EB→ EC=ED → I 1R2=I 2R3 (b)

(a) /(b) R1

R2

=R4

R3

→R1R3=R2R4

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[ ] FISICA II

ENERGIA Y POTENCIA DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA

1. De la siguiente grafica calcular

a. Las intensidades b. Las caídas de tensión debido a las resistencias externas c. Las caídas de tensión debido a las resistencias internas

2. Si se combinan cuatro resistencias de 1,2,3y 4 ohmios Tomando en cuenta que las posibilidades de combinación son paralelo y en serie ¿Cuál es el mayor y menor valor posible comprendida de la resistencia total?

3. ¿Cuál es la resistencia equivalente entre las terminales A y B del circuito de la siguiente figura, suponiendo que todas las resistencias son iguales a 8 ohmios?

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[ ] FISICA II

Después de estudiar este capítulo, debería ser capaz: Definir el concepto de energía y potencia eléctrica. Identificar las diversas formas en que se presenta la energía. Estudiar y establecer las diferencias entre recursos energéticos

renovables y no renovables. Conocemos las características de energía consumida o disipada y

energía producida por un generador. Resolver problemas aplicando las leyes de energía y potencia de la

corriente eléctrica.

ENERGÍA.- Es la capacidad que tiene la corriene eléctrica para realizar un trabajo.

La energía eleéctrica puede ser

a) Energía consumida por aparatos eléctricos b) Energía producida por generador

ENERGIA CONSUMIDA O DISIPADA .-La energía consumida es la energia aprovechada o usada por un aparato o elemento del circuito

De la expresión : V=WQ

Se tiene: W=VQ

W= energía consumida, en joules “J”; V=diferencia de potenciales, en voltios “V”; Q= carga eléctrica, en coulombios “C”

Tambien puede tomar otras formas

Si Q=¿→W=VIt

Si IVR→W=V 2 t

R

Si V=IR→W=I 2Rt

ENERGIA PRODUCIDA POR UN GENERADOR

Es la que sale del generador para ser aprovechada.

Recordando el valor de Fem (E) E=WQ

→W=EQ

Donde W= energía de la fuente, enjoules; E=Fuerza electromotriz de la fuente en coulombios; Q=carga suministrada en coulombios

Joules=voltio *coulombio

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[ ] FISICA II

Tambien puede tomar otras formas.

W=EIt ;W=E2tR

;W=I 2 Rt

POTENCIA ELÉCTRICA.- Es el trabajo o energía desarrollada en la unidad de tiempo

P=Wt

Donde P=potencia en watios; W=energia o trabajo en joules; t=tiempo en segundos

Tambien la formúla de la potencia puede tomar otras formas:

Si W=EQ→P= EQt

Si Q=¿→P=¿

Si I= ER→P= E2

R

Si E=IR→P=I2 R

La unidad de la potencia que se usa en la práctica es el kilowattio 1Kilowattio=1000Watt

El trabajo es: Kw.h

Su equivalente en joule:

1Kw.h=1000Wattio*3600s

1kw.h=3,6*106watt. S

1kw.h=3,6*106joules

EFECTO JOULE O LEY DE JOULE

El calor desprendido en un circuito por efecto de la corriente se llama “efecto joule” y se anuncia así.

“El calor “Q” producido en un conductor al pasar la corriente a traves de el, es directamente proporcional a la energia electrica “W” gastada para vencer la resistencia del conductor

Q=0,24 watt

1wattio= jouless

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Como W=I2 Rt por lo tanto Q=0,24 I2 Rt

0,24=factor de conversio de joules en calorias (0,24/joules)

Q=calor producido, en calorias

I=intensidad de la corriente en amperios

R=resistencia del conductor, en ohmios

t=tiempo que circula la corriente en segundos

APLICACIONES MAS IMPORTANTES DEL “EFECTO JOULE”

1. Calefacción eléctrico: planchas, cocinas, hornos, etc.2. Fusibles o corta-circuitos: son conductores de muy corta longitud, que resisten solo en forma

medida el paso de cierta cantidad de corriente, pasado ese límite aumenta tanto su temperatura qu se funde y corta el circuito. Los fusibles mas comunes son de alambre de plomo

RENDIMIENTO DE LA CORRIENTE ELECTRICA

Se llama así a la relación entre la potencia utilizada y la potencia total producida por un generador de un sitema.

Re=Pu

P t

Re=Rendimiento , adimensional

Pu=Potencia utilizada, en watt o kwatt

Pt=potencia producida , en watt o kwatt

1C=0,24cal

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ELECTRONICA

Después de estudiar este capítulo, debería ser capaz:

1. Por un conductor de 10 ohm de resistencia circula una corriente de 10 amperios durante 15 minutos. Esta resistencia esta sumergida en 500 g de agua contenida en un calorímetro cuyo equivalente en agua es 10 g. ¿Qué temperatura habrá elevado el agua ?

2. Un motor eléctrico, con un rendimiento de 0,25 , eleva un peso de 980 N con una velocidad de 2m/s con una fuerza electromotriz de 220 V. Calcular.a. La intensidad de la corriente b. El costo del funcionamiento del motor durante 1 hora, si el kw. Hora cuesta 5.5 Bs.

3. A través de de una resistencia de 8000ohmios una corriente de 10 amperios ¿Calcular la potencia disipada?

4. Al utilizar un cable para ser alimentado por un generador de 1000 voltios. La sección de cada alambre es de1,5 cm2, su longitud es de 5 km y sus resistividad es de 1,72∗10−6Ω∗m y conduce una intensidad de 250 amperios. Calcular:

a. Potencia transmitida b. Potencia perdida por el efecto joule.c. Potencia que llegad. Diferencia de potencial e. Cuanto de agua se podría calentar en media hora de 0°C a 100°C con la energia

perdida por el efecto joule.5. Calcular cuanto tarda un calentador eléctrico para elevar la temperatura de 1000 gramos

de agua desde 25°C a 95°C. El calentador tiene una resistencia de 40 Ω yfunciona con 220 V

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Definir el concepto de la electrónica. Definir la clasificación de los circuitos electrónicos. Clasificar los componentes de un circuito. Identificar en forma física cada uno de los componentes Estudiar las aproximaciones de los circuitos equivalentes en los

semiconductores. Utilizar instrumentos para identificar las características físicas de los

componentes Recrear circuitos de aplicación tanto en físico como en simuladores

electrónicos.

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SEMICONDUCTORES

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BIBLIOGRAFIA

Simulador Gases ideales http://www.juntadeandalucia.es/averroes/recursos_informaticos/andared02/leyes_gases/ http://perso.wanadoo.es/cpalacio/30lecciones.htm http://www.fisica.uh.cu/bibvirtual/fisica_aplicada/fisica1y2/animaciones.htm Hidrostatica http://www.slideshare.net/Diego_Valarezo/ejercicios-de-hidrosttica-17730148 Fisica General; Editorial Ingeniería E.I.R.L; de Juan Goñy Galarza. Fisica General de; séptima edición; de Serway -jewet Principios de Electronica de Malvino Simulador electrónico PROTEUS