Este blog fue creado por los alumnos, Esbeidy P. Villalobos Galicia, Reyna T. Saito Ruíz, Marcelo Cervantes Vázquez y Edwin A. García Argüelles, del Colegio de Bachilleres de Veracruz Diurno del cuarto semestre grupo B, para la materia Física II

Introducción.

Vivimos en un mundo lleno de fenómenos, los cuales son prácticamente ignorados por la gente, pero a un nivel científico, son una verdadera maravilla; desde el simple movimiento de una pelota, hasta la complejidad de un rayo en una tormenta; desde la formación del hielo hasta la formación de un huracán, TODOS ESTAMOS RODEADOS DE FENÓMENOS…

Aquí entra la Física, para buscar, investigar y ayudarnos a entender estas maravillas naturales, además de respondernos la pregunta más pronunciada por el ser humano: ¿Por qué…?

En nuestra formación en la Educación Media Superior, nuestro curso de la materia antes mencionada nos ha brindado grandes conocimientos y aprendizajes ya antes vistos, e incluso, algunos que nunca habíamos ni siquiera escuchado, mostrándonos lo complejo que es nuestro planeta, al grado de ser reconocido como un sistema que esta en constante cambio.

La Física es cambio, la Física es movimiento, la Física es evolución, esta a nuestro alrededor, en nuestra casa, en nuestra escuela, en nosotros mismos…

A continuación, se presentan los aprendizajes obtenidos en nuestro semestre de Física II, comparado con situaciones de la vida diaria, así como con ejemplos, para presentarlo de una manera dinámica, sencilla y entendible, además de demostrar la efectividad del curso en cuanto a la aportación de conocimientos, los cuales, sabemos que estarán siempre en nuestra mente… y en nuestra vida…

Mecánica de fluidos.

La mecánica de fluidos es la rama de la física que estudia el movimiento de los fluidos (gases y líquidos) así como las fuerzas que los provocan, aplicando los principios fundamentales de la mecánica general. También estudia las interacciones entre el fluido y el contorno que lo limita y su  hipótesis fundamental en la que se basa es la hipótesis del medio continuo que es aquella que considera que el fluido es continuo a lo largo del espacio que ocupa, ignorando por tanto su estructura molecular y las discontinuidades asociadas a esta.

Hidrodinámica

La hidrodinámica estudia la dinámica de los fluidos incomprensibles, es decir es la encargada del estudio del comportamiento y las leyes de los líquidos en movimientos.

Para que la hidrodinámica pueda llevar a  cabo sus funciones es necesario que los líquidos a estudiar cumplan con los siguientes caracteres;

    Que el fluido sea un líquido incomprensible.

    Que su densidad no varié si le agregamos presión.

Fluido

Un fluido es una sustancia o medio continuo que se deforma continuamente ante la aplicación de una solicitación o tensión tangencial sin importar la magnitud de ésta.

Hidráulica

Es una rama de la física rige el movimiento de los líquidos y las técnicas para lograr un optimo aprovechamiento de las aguas mediante diversas leyes. Esta la podemos encontrar en dos partes;

Hidrostática

Como su nombre lo dice es  la rama de la mecánica de fluidos que estudia los líquidos en equilibrio, es decir que se encuentran en reposo sin que existan fuerzas que alteren su movimiento o posición.

Gases.

• Se denomina gas al estado de agregación de la materia en el que las sustancias no tienen forma ni volumen propio, adoptando el de los recipientes que las contienen.
• Adoptan la forma que lo contiene ya que sus moléculas se dispersan  para ocupar el volumen del recipiente.
• Si volumen no es definido y puede variar dependiendo  el recipiente que lo contiene, debido a la gran movilidad de sus moléculas.
• Tienen una  fuerza de cohesión casi nula debido a que la atracción entre sus moléculas no existe.
• Las fuerzas intermoleculares son nulas ya que sus enlaces son demasiados  débiles.
• Se comprimen o expanden ya que adoptan la forma del  recipiente que lo contiene.
• Sus espacios intermoleculares son muy grandes debido a la gran movilidad de sus moléculas.

Líquidos.

• Es un estado de agregación de la materia en forma de fluido altamente incompresible.
• Adoptan las formas del recipiente que los contiene.
• Tienen un volumen definido ya que lo único que se deforma o cambia es su forma.
• Su interacción  molecular es grande y esto se debe  a la gran cohesión lo cual le permite deslizarse entre sí. 
• Debido a su gran fuerza de cohesión estas tienen espacios intermoleculares muy pequeños los cuales les permiten que se deslicen entre sí.
• Son incomprensibles ya que su volumen siempre será  el mismo.
• Espacios intermoleculares muy pequeños ya que su fuerza de atracción es  muy grande.

Conversión de unidades.

La conversión de unidades es la transformación de una unidad a otra, con su respectiva equivalencia,  esto es necesario ya que existen diversos sistemas de unidades, por lo que es muy conveniente tener en cuenta algunas equivalencias como las que presentaremos en la siguiente tabla.

Una vez teniendo estas equivalencias pasemos a  ejemplificar una situación sobre este tema;

Rita tiene una cuerda de  12 metros pero su papá le pide que corte trozos de 30cm, ayudemos a Rita a convertir los metros a centímetros para que sepa en cuantas partes quedara dividida la cuerda.

Como primer paso buscaremos la equivalencia de metros a centímetros:

1 m= 100 cm

Teniendo este dato proseguimos a convertir  los metros de cuerda a centímetros;

12m x 100 cm/1 m= 1200 cm

Como podemos observar se antepone la unida que se desea convertir y luego se multiplica por su respectiva equivalencia, tomando en cuenta que para poder eliminar las unidades iniciales en este caso los metros  se coloco la equivalencia de cm sobre metro, en cambio si se hubiese querido pasar de cm a metros se pondría la equivalencia de metros sobre cm.

Ya tenemos la equivalencia de 12m  =1200cm ahora terminemos este problema;

Ahora Rita solo tiene que dividir los centímetros que tiene entre la medida que su padre le pidió y obtendrá el resultado.

1200 cm/30 cm= 40 cm

De esta manera Rita sabrá que tendrá que cortar 40 tramos de cuerda de la misma medida.

Este fue un ejemplo en donde se aprecia una conversión muy sencilla donde solo interviene una variable, pero, ¿Qué pasa cuando intervienen dos?

Bueno suponiendo que a Rita la viene a visitar su hermano pero este le dice que trae una velocidad de 80 ft/seg pero ella quiere saber a cuantos kilómetros equivale esa velocidad.

Bueno ayudemos a Rita a resolver su dilema;

1.-encontremos las equivalencias correspondientes para esta situación.

1m----3.28ft

1km---1000m

1h---3600seg

2.- ahora pasemos a representar como se plantearía la conversión.

Ft----km

80ft/seg    X     1m/3.28ft   = 24.4 m/s

Aquí como podemos observar colocamos las correspondencias de pies a kilómetros, colocados de manera a que los pies se eliminen para obtener una nueva unidad.

3.- pasemos a la conversión de nuestra última unidad.

m-----km

24.4m/seg   X    1km/1000m X   3600seg/1h =87.84 km/h

Aquí ya para finalizar tenemos el pase de la ultima unidad a otra, obteniendo como resultado la  respuesta que Rita necesita para saber con exactitud la velocidad a la que viene su hermano que es de;

87.84 km/h

Despejes.

Para poder seguir continuando con los siguientes temas  abordaremos un tema que hemos considerado importante ya que fue un factor  de dificultad que se presento  durante este semestre.

Los despejes;

Como a lo largo del  semestre nos dimos cuenta de que este es una de las dificultades que se presentaron, a continuación explicaremos como hacerlo.

Para empezar

¿Qué es  despejar?

Despejar es un proceso que consiste en modificar una ecuación hasta que la variable o incógnita que uno  necesite quede aislada en uno de los miembros de la igualdad.

Ahora conozcamos  las partes de una ecuación para poder identificarla mejor.

X0=Xi+(Y.T)

X0 (primer termino)

Xi+(Y.T)(segundo termino)

Ya teniendo conocimiento de las partes de una ecuación ahora si pasemos al despeje.

Primer paso: Identifiquemos o seleccionemos la variable que deseamos despejar.

Despejemos Y

Segundo paso: Para poder despejar  tenemos que pasar las variables que ya no utilizaremos al primer miembro ya que la variable a despejar esta en el primer miembro.

Cabe recordar que se deben cumplir las siguientes reglas:

Si la variable esta sumando  pasara restando.

Si la variable está restando pasa sumando

Si la variable está multiplicando pasa dividiendo.

Si la variables está dividiendo pasa multiplicando.

En la ecuación como T esta multiplicando a Y entonces pasa dividiendo.

X0/T=Xi+Y

Ahora como la X0 esta sumando pasa restando al primer miembro.

X0-Xi/T=Y

Así es como despejamos cualquier tipo de  ecuación.

Densidad de los líquidos.

La densidad de los líquidos  es la relación que existe entre la masa y volumen de un líquido.

La densidad es una magnitud intensiva  ya que no dependen de la cantidad de sustancia o del tamaño de un sistema, por lo que cuyo valor permanece inalterable, por este motivo no son propiedades aditivas.

Para expresar la densidad se utiliza la siguiente formula.

ᵨ=m/v

Donde;

m= masa del líquido.

V= volumen del liquido

ᵨ= densidad.

Sus unidades son;

G/cm3

Kg/m³

En esta fórmula lo que podemos observar es que existen relaciones inversamente proporcionales, las que cumplen con las siguientes condiciones;

·        Si el volumen aumenta la densidad disminuye.

·        Si el volumen disminuye la densidad aumenta.

También tenemos fenómenos de proporcionalidad;

·        Si la masa aumenta la densidad también y viceversa.

Ahora aplicaremos las cuestiones anteriores para lograr un mayor entendimiento demostrando los diferentes cuestionamientos que se pueden plantear en torno a la densidad.

1)    Encuentra la densidad del aluminio si se sabe que 42 g  de este equivalen a  0.58 m³.

Bueno como podemos notar las unidades que se nos plantean son de g/m³ dicha medida que no se puede tomar que la unidades en que se mide la densidad no corresponden, lo que podemos hacer es que utilizando los conocimientos de conversión antes adquiridos pasemos estas unidades ya sea de g – kg  o de m³ – cm³.

Tomaremos el camino  de g -kg.

Ahora busquemos el factor de conversión.

1kg=1000g

42g   X    1kg/1000g=0.042kg

Como podemos observa la unidades se colocan de tal manera a que los gramos que es lo que ya no queremos se eliminen, quedándonos así la unidad de los kg.

Ya teniendo esta conversión realizada pasemos a los datos que nos da y nos pide el problema.

Datos;

M=0.042kg

V=0.53m³

ᵨ=?

Ahora pasemos a sustituir los datos en la formula correspondiente;

ᵨ=m/v

ᵨ=0.042kg/0.53m³

ᵨ=0.8kg/m³

Así obtenemos la respuesta a nuestro problema planteado.

En este tipo de problemas se nos pueden hacer diversos cuestionamientos como encontrar la masa, el volumen y el peso y eso lo logramos encontrar solo despejando la fórmula original  y sustituyendo los valores.

Densidad relativa.

La densidad relativa es una comparación de la densidad de una sustancia con la densidad de otra que se toma como referencia. La densidad relativa es sin unidades, ya que queda definida como el cociente de dos densidades.

Su formula se expresa de la siguiente manera;

D= ᵨsust g/m / ᵨsust g/m

Por lo general la densidad que se utiliza como constante es la del agua, que como ya sabemos en m³ es igual a 1000.

Aplicación.

Calcular la densidad relativa del hierro que   tiene como masa 432g   y un volumen de 60cm³.

Bueno primero calculamos su densidad absoluta;

ᵨ=m/v

ᵨ= 432g/60cm³

ᵨ=7.2g/cm³

Teniendo esto pues ya tenemos las dos densidades que se necesitan para llevar a cabo esta operación ya que la otra densidad a ocupar es la del agua la cual vale;

ᵨ_h2o=1g/cm³

Teniendo esto solo sustituimos en la formula de densidad relativa;

ᵨ=7.2g/cm^3/ᵨ_h2o=1g/cm^3

D=7.2

Así llegamos al resultado.

Se puede jugar con los diversos cuestionamientos que se pueden hacer en este caso como por ejemplo pedir el volumen, masa,  el peso , la densidad absoluta si se diera esto despejaríamos de la manera ya explicada con anterioridad cada una de las fórmulas.

Ahora  resolveremos problemas más complejos respecto a este tema para lograr tener un mayor entendimiento.

El ácido de los acumuladores  tiene una densidad relativa de 1.285 y el 38% de su peso pertenece al ácido sulfúrico de los acumuladores.

¿Cuál es la masa del ácido sulfúrico que se encuentra contenido en 1litro del ácido del acumulador?

W=38% de ácido

Tenemos un litro de ácido de acumulador.

Pasemos a convertir las unidades para poder trabajar con las igualdades correctas.

1litro= 1000mililitros

38% de 1000 mililitros es 38 de cada 100 por lo tanto nos da 380 mililitros.

Ahora veamos que formula tenemos que utilizar para poder despejar el dato que se nos pide (masa).

D=m/v

VD=m

(380ml)(1285)=m

M=488g

D= 1.285