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Dinámicas de fluidos La primera parte de este capítulo trata de la estática de los fluidos, el estudio de los fluidos en reposo. El resto de este capítulo trata de dinámicas de fluidos, el estudio de fluidos en movimiento. Incluso las formas más básicas de movimiento de fluidos pueden ser bastante complejas. Por eso li... | Dinámicas de fluidos | Física universitaria volumen 1 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-1 |
Ecuación de Bernoulli Como mostramos en la , cuando un fluido circula en un canal más estrecho, su velocidad aumenta. Eso significa que su energía cinética también aumenta. El aumento de la energía cinética procede del trabajo neto realizado sobre el fluido para empujarlo hacia el interior del canal. Además, si el flui... | Ecuación de Bernoulli | Física universitaria volumen 1 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-1 |
Viscosidad y turbulencia En Aplicaciones de las leyes de Newton , donde se introdujo el concepto de fricción, vimos que un objeto que se desliza por el suelo con una velocidad inicial y sin fuerza aplicada llega al reposo debido a la fuerza de fricción. La fricción depende de los tipos de materiales en contacto y es pr... | Viscosidad y turbulencia | Física universitaria volumen 1 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-1 |
Introducción (a) El edificio Comcast de Filadelfia, Pensilvania, que se eleva sobre el horizonte, tiene una altura de 305 metros (1.000 pies) aproximadamente. A esta altura, los pisos superiores pueden oscilar de un lado a otro debido a actividad sísmica y a vientos fluctuantes. (b) Arriba se muestra un dibujo esquemát... | Introducción | Física universitaria volumen 1 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-1 |
Movimiento armónico simple Al pulsar una cuerda de guitarra, el sonido resultante tiene un tono constante y dura mucho tiempo ( ). La cuerda vibra alrededor de una posición de equilibrio, y una oscilación se completa cuando la cuerda parte de la posición inicial, se desplaza a una de las posiciones extremas, luego a la... | Movimiento armónico simple | Física universitaria volumen 1 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-1 |
Energía en el movimiento armónico simple Para producir una deformación en un objeto, debemos realizar un trabajo. Es decir, tanto si se puntea una cuerda de guitarra como si se comprime el sistema de suspensión de un automóvil, hay que ejercer una fuerza a través de una distancia. Si el único resultado es la deformació... | Energía en el movimiento armónico simple | Física universitaria volumen 1 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-1 |
Comparación de movimiento armónico simple y movimiento circular Una forma fácil de modelar el SHM es considerando un movimiento circular uniforme . La muestra una forma de utilizar este método. Una clavija (un cilindro de madera) está unida a un disco vertical que gira con una frecuencia angular constante. La muestra u... | Comparación de movimiento armónico simple y movimiento circular | Física universitaria volumen 1 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-1 |
Péndulos Los péndulos son de uso común. Los relojes de pie utilizan un péndulo para dar la hora, y un péndulo se puede usar para medir la aceleración debido a la gravedad. Para desplazamientos cortos, un péndulo es un oscilador armónico simple. El péndulo simple Un péndulo simple se define por tener una masa puntual, t... | Péndulos | Física universitaria volumen 1 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-1 |
Oscilaciones amortiguadas En el mundo real, las oscilaciones pocas veces siguen un verdadero SHM. Algún tipo de fricción suele amortiguar el movimiento, por lo que desaparece o necesita más fuerza para continuar. En esta sección examinamos algunos ejemplos de movimiento armónico amortiguado y vemos cómo modificar las e... | Oscilaciones amortiguadas | Física universitaria volumen 1 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-1 |
Oscilaciones forzadas Siéntese alguna vez delante de un piano y cante una breve nota fuerte con los apagadores fuera de sus cuerdas ( ). Le devolverá la misma nota: las cuerdas, que tienen las mismas frecuencias que su voz, están resonando en respuesta a las fuerzas de las ondas sonoras que les envió. Este es un buen e... | Oscilaciones forzadas | Física universitaria volumen 1 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-1 |
Introducción Del mundo de las energías renovables surge la boya generadora de potencia eléctrica. Aunque hay muchas versiones, esta convierte el movimiento hacia arriba y hacia abajo, así como el movimiento de un lado a otro, de la boya en movimiento de rotación para hacer girar un generador eléctrico, el cual almacena... | Introducción | Física universitaria volumen 1 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-1 |
Ondas en desplazamiento En la sección Oscilaciones vimos que el movimiento oscilatorio es un tipo importante de comportamiento que se puede usar para modelar un amplio rango de fenómenos físicos. El movimiento oscilatorio también es importante porque las oscilaciones pueden generar ondas, que tienen una importancia fun... | Ondas en desplazamiento | Física universitaria volumen 1 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-1 |
Matemáticas de las ondas En la sección anterior describimos ondas periódicas por sus características de longitud de onda, periodo, amplitud y rapidez de onda. Las ondas también se pueden describir mediante el movimiento de las partículas del medio por el que se mueven. La posición de las partículas del medio se puede m... | Matemáticas de las ondas | Física universitaria volumen 1 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-1 |
Rapidez de onda en una cuerda estirada La velocidad de una onda depende de las características del medio. Por ejemplo, en el caso de una guitarra, las cuerdas vibran para producir el sonido. La velocidad de las ondas en las cuerdas y la longitud de onda determinan la frecuencia del sonido producido. Las cuerdas de una ... | Rapidez de onda en una cuerda estirada | Física universitaria volumen 1 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-1 |
La energía y la potencia de una onda Todas las ondas transportan energía y, a veces, esto se puede observar directamente. Los terremotos pueden hacer temblar ciudades enteras y hacen el trabajo de miles de bolas de demolición ( ). Los sonidos fuertes pueden pulverizar células nerviosas del oído interno y provocar una p... | La energía y la potencia de una onda | Física universitaria volumen 1 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-1 |
Interferencia de ondas Hasta ahora hemos estudiado las ondas mecánicas que se propagan continuamente a través de un medio, pero no hemos hablado de lo que ocurre cuando las ondas se encuentran con la frontera del medio ni de lo que ocurre cuando una onda se encuentra con otra que se propaga por el mismo medio. Las onda... | Interferencia de ondas | Física universitaria volumen 1 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-1 |
Ondas estacionarias y resonancia A lo largo de este capítulo hemos estado estudiando las ondas en desplazamiento u ondas que transportan energía de un lugar a otro. En determinadas condiciones, las ondas pueden rebotar de un lado a otro en una región determinada, y terminan convirtiéndose en fijas. Estas son llamadas o... | Ondas estacionarias y resonancia | Física universitaria volumen 1 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-1 |
Introducción La audición es un importante sentido del ser humano que puede detectar frecuencias de sonido que oscilan entre 20 Hz y 20 kHz. Sin embargo, otras especies tienen rangos de audición muy diferentes. Los murciélagos, por ejemplo, emiten chasquidos con ultrasonidos que usan frecuencias superiores a los 20 kHz.... | Introducción | Física universitaria volumen 1 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-1 |
Ondas sonoras El fenómeno físico del sonido es una alteración de la materia que se transmite desde su origen hacia el exterior. La audición es la percepción del sonido, al igual que la visión es la percepción de la luz visible. A escala atómica, el sonido es una alteración de los átomos mucho más ordenada que sus movim... | Ondas sonoras | Física universitaria volumen 1 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-1 |
Velocidad del sonido El sonido, como todas las ondas, se desplaza a cierta velocidad y tiene las propiedades de frecuencia y longitud de onda. Puede observar una prueba directa de la velocidad del sonido cuando vea un espectáculo de fuegos artificiales ( ). Verá el destello de una explosión mucho antes de oír su sonido... | Velocidad del sonido | Física universitaria volumen 1 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-1 |
Intensidad del sonido En un bosque tranquilo, a veces, se puede oír cómo cae una hoja al suelo. Pero cuando un automovilista que pasa tiene su equipo de música a todo volumen, usted no podrá escuchar lo que dice la persona que está a su lado en su automóvil ( ). Todos estamos muy familiarizados con el volumen de los so... | Intensidad del sonido | Física universitaria volumen 1 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-1 |
Modos normales de una onda sonora estacionaria La interferencia es el sello distintivo de las ondas, todas las cuales presentan una interferencia constructiva y una destructiva exactamente análogas a la que se observa en las ondas acuáticas. De hecho, una forma de demostrar que algo “es una onda” es observar efectos de... | Modos normales de una onda sonora estacionaria | Física universitaria volumen 1 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-1 |
Fuentes de sonido musical Algunos instrumentos musicales, como los de viento de madera, los metales y los órganos de tubos, se pueden modelar como tubos con condiciones de frontera simétricas , es decir, abiertos en ambos extremos o cerrados en ambos extremos ( ). Otros instrumentos se pueden modelar como tubos con con... | Fuentes de sonido musical | Física universitaria volumen 1 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-1 |
Batimientos El estudio de la música ofrece muchos ejemplos de la superposición de ondas y de las interferencias constructivas y destructivas que se producen. Muy pocos ejemplos de música interpretada consisten en que una sola fuente reproduzca una sola frecuencia durante un periodo prolongado. Probablemente estará de a... | Batimientos | Física universitaria volumen 1 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-1 |
El Efecto Doppler El sonido característico de una motocicleta que pasa zumbando es un ejemplo del Efecto Doppler . En concreto, si usted está parado en una esquina de una calle y observa una ambulancia con la sirena encendida que pasa a una velocidad constante, notará dos cambios característicos en el sonido de la sire... | El Efecto Doppler | Física universitaria volumen 1 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-1 |
Ondas expansivas Cuando hablamos del Efecto Doppler de una fuente en movimiento y un observador estacionario, los únicos casos que consideramos fueron aquellos en los que la fuente se movía a velocidades inferiores a la del sonido. Recuerde que la frecuencia observada para una fuente en movimiento que se acerca a un ob... | Ondas expansivas | Física universitaria volumen 1 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-1 |
Unidades Unidades que se usan en física (unidades fundamentales en negritas) Cantidad Símbolo común Unidad Unidad en términos de unidades SI básicas Aceleración a → m/s 2 m/s 2 Cantidad de sustancia n mol mol Ángulo θ , ϕ radián (rad) Aceleración angular α → rad/s 2 s −2 Frecuencia angular ω rad/s s −1 Momento angular ... | Unidades | Física universitaria volumen 1 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-1 |
Factores de conversión Longitud m cm km 1 metro 1 10 2 10 −3 1 centímetro 10 −2 1 10 −5 1 kilómetro 10 3 10 5 1 1 pulgada 2,540 × 10 −2 2,540 2,540 × 10 −5 1 pie 0,3048 30,48 3,048 × 10 −4 1 milla 1.609 1,609 × 10 4 1,609 1 angstrom 10 −10 1 fermi 10 −15 1 año luz 9,460 × 10 12 in ft mi 1 metro 39,37 3,281 6,214 × 10 −... | Factores de conversión | Física universitaria volumen 1 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-1 |
Constantes fundamentales Constantes fundamentales Cantidad Símbolo Valor Unidad de masa atómica u 1,660 538 782 ( 83 ) × 10 −27 kg 931,494 028 ( 23 ) MeV/ c 2 Número de Avogadro N A 6,02214076 × 10 23 mol recíproco ( mol –1 ) Magnetón de Bohr μ B = e ℏ 2 m e 9,274 009 15 ( 23 ) × 10 −24 J/T Radio de Bohr a 0 = ℏ 2 m e ... | Constantes fundamentales | Física universitaria volumen 1 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-1 |
Datos astronómicos Datos astronómicos Objeto celestial Distancia media al Sol (millones de km) Periodo de revolución (d = días) (y = años) Periodo de rotación en el ecuador Excentricidad de la órbita Sol – – 27 d – Mercurio 57,9 88 d 59 d 0,206 Venus 108,2 224,7 d 243 d 0,007 Tierra 149,6 365,25 d 23 h 56 min 4 s 0,017... | Datos astronómicos | Física universitaria volumen 1 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-1 |
Fórmulas matemáticas Fórmula cuadrática Si a x 2 + b x + c = 0 , entonces x = – b ± b 2 – 4 a c 2 a Geometría Triángulo de base b y altura h Área = 1 2 b h Círculo de radio r Circunferencia = 2 π r Área = π r 2 Esfera de radio r Superficie = 4 π r 2 Volumen = 4 3 π r 3 Cilindro de radio r y altura h Superficie curva = ... | Fórmulas matemáticas | Física universitaria volumen 1 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-1 |
El alfabeto griego El alfabeto griego Nombre Mayúsculas Minúsculas Nombre Mayúsculas Minúsculas Alpha A α Nu N ν Beta B β Xi Ξ ξ Gamma Γ γ Ómicron O ο Delta Δ δ Pi Π π Épsilon E ε Rho P ρ Zeta Z ζ Sigma Σ σ Eta H η Tau T τ Theta Θ θ Ípsilon ϒ υ lota I ι Phi Φ ϕ Kappa K κ Chi X χ Lambda Λ λ Psi ψ ψ Mu M μ Omega Ω ω | El alfabeto griego | Física universitaria volumen 1 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-1 |
Prefacio Bienvenido a Física universitaria , un recurso de OpenStax. Este libro de texto fue escrito para aumentar el acceso de los estudiantes a material de aprendizaje de alta calidad, a la vez que se mantienen los más altos estándares de rigor académico a bajo o ningún costo. Acerca de OpenStax OpenStax es una organ... | Prefacio | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Introducción Estas personas que se desplazan en raquetas de nieve en el monte Hood en Oregón están disfrutando del flujo de calor y de la luz provocada por las altas temperaturas. Los tres mecanismos de transferencia de calor son relevantes en esta imagen. El calor que sale del fuego también convierte la nieve sólida e... | Introducción | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Temperatura y equilibrio térmico Para todos nosotros el calor es familiar. Podemos sentir el calor que entra en nuestro cuerpo por el sol del verano o por el café o el té caliente después de un paseo invernal. También podemos sentir que el calor sale de nuestro cuerpo cuando sentimos el frío de la noche o el efecto ref... | Temperatura y equilibrio térmico | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Termómetros y escalas de temperatura Cualquier propiedad física que dependa de forma constante y reproducible de la temperatura se puede usar como base de un termómetro. Por ejemplo, el volumen aumenta con la temperatura para la mayoría de las sustancias. Esta propiedad es la base del termómetro de alcohol común y de l... | Termómetros y escalas de temperatura | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Dilatación térmica La expansión del alcohol en un termómetro es uno de los muchos ejemplos habituales de dilatación térmica , lo cual es el cambio de tamaño o volumen de un sistema determinado al cambiar su temperatura. El ejemplo más visible es la expansión del aire caliente. Cuando el aire se calienta, se expande y s... | Dilatación térmica | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Transferencia de calor, calor específico y calorimetría Hemos visto en los capítulos anteriores que la energía es uno de los conceptos fundamentales de la física. El calor es un tipo de transferencia de energía que se produce por una diferencia de temperatura, y puede cambiar la temperatura de un objeto. Como hemos apr... | Transferencia de calor, calor específico y calorimetría | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Cambios de fase Las transiciones de fase desempeñan un importante papel teórico y práctico en el estudio del flujo de calor. En el derretimiento (o “fusión”), un sólido se convierte en líquido; el proceso contrario es la congelación . En la evaporación , un líquido se convierte en gas; el proceso contrario es la conden... | Cambios de fase | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Mecanismos de transferencia de calor Tan interesantes como los efectos de la transferencia de calor en un sistema son los métodos por los cuales se produce. Siempre que hay una diferencia de temperatura, se produce una transferencia de calor. Puede ocurrir rápidamente, como a través de una sartén, o lentamente, como a ... | Mecanismos de transferencia de calor | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Introducción Una erupción volcánica libera toneladas de gas y polvo a la atmósfera. La mayor parte del gas es vapor de agua, pero otros gases son comunes, incluidos gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono y contaminantes acídicos como el dióxido de azufre. Sin embargo, la emisión de gas volcánico no es d... | Introducción | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Modelo molecular de un gas ideal En esta sección exploramos el comportamiento térmico de los gases. Nuestra palabra “gas” proviene del término flamenco que significa “caos”, utilizado por primera vez para los vapores por el químico del siglo XVII J. B. van Helmont. El término era más apropiado de lo que él sabía, ya qu... | Modelo molecular de un gas ideal | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Presión, temperatura y velocidad media cuadrática (rms) Hemos examinado la presión y la temperatura a partir de sus definiciones macroscópicas. La presión es la fuerza dividida entre el área sobre la que se ejerce la fuerza, y la temperatura se mide con un termómetro. Podemos entender mejor la presión y la temperatura ... | Presión, temperatura y velocidad media cuadrática (rms) | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Capacidad calorífica y equipartición de energía En el capítulo sobre temperatura y calor definimos la capacidad calorífica específica con la ecuación Q = m c Δ T , o c = ( 1 / m ) Q / Δ T . Sin embargo, las propiedades de un gas ideal dependen directamente del número de moles en una muestra, por lo que aquí definimos l... | Capacidad calorífica y equipartición de energía | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Distribución de las velocidades moleculares Las partículas de un gas ideal se desplazan todas a velocidades relativamente altas, pero no con la misma rapidez. La velocidad rms es un tipo de promedio, pero muchas partículas se mueven más rápido y otras más lento. La distribución real de las velocidades tiene varias impl... | Distribución de las velocidades moleculares | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Introducción Un débil frente de aire frío empuja toda la niebla tóxica del noreste de China hacia un gigantesco manto de niebla tóxica sobre el mar Amarillo, tal como lo captó el satélite Terra de la NASA en 2012. Para entender los cambios en el tiempo y el clima, como el acontecimiento que se muestra aquí, se necesita... | Introducción | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Sistemas termodinámicos Un sistema termodinámico incluye cualquier cosa cuyas propiedades termodinámicas sean de interés. Está incrustado en su entorno o ambiente ; puede intercambiar calor con su ambiente y realizar trabajo sobre él a través de un límite , que es la pared imaginaria que separa el sistema y el ambiente... | Sistemas termodinámicos | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Trabajo, calor y energía interna Ya hemos hablado de los conceptos de trabajo y energía en mecánica. En los capítulos anteriores también se han tratado ejemplos y asuntos relacionados con transferencia de calor entre diferentes objetos. Aquí queremos ampliar estos conceptos a un sistema termodinámico y su ambiente. En ... | Trabajo, calor y energía interna | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Primera ley de la termodinámica Ahora que hemos visto cómo calcular energía interna, calor y trabajo realizado para un sistema termodinámico que sufre un cambio durante algún proceso, podemos ver cómo estas cantidades interactúan para afectar la cantidad de cambio que puede ocurrir. Esta interacción viene dada por la p... | Primera ley de la termodinámica | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Procesos termodinámicos Al resolver problemas de mecánica aislamos el cuerpo en cuestión, analizamos las fuerzas externas que actúan sobre él y luego utilizamos las leyes de Newton para predecir su comportamiento. En termodinámica, adoptamos un enfoque similar. Empezamos por identificar la parte del universo que querem... | Procesos termodinámicos | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Capacidades térmicas de un gas ideal Hemos aprendido sobre calor específico y capacidad calorífica molar en la sección Temperatura y calor ; sin embargo, no hemos considerado un proceso en el que se añada calor. Lo hacemos en esta sección. Primero, examinamos un proceso en el que el sistema tiene un volumen constante, ... | Capacidades térmicas de un gas ideal | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Procesos adiabáticos para un gas ideal Cuando un gas ideal se comprime adiabáticamente ( Q = 0 ) , se realiza trabajo sobre él y su temperatura aumenta; en una expansión adiabática , el gas realiza trabajo y su temperatura desciende. Las compresiones adiabáticas se producen en realidad en los cilindros de un automóvil,... | Procesos adiabáticos para un gas ideal | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Introducción Una máquina de iones de xenón del Laboratorio de Propulsión a Chorro muestra el tenue resplandor azul de los átomos cargados que emite la máquina. La máquina de propulsión iónica es la primera propulsión no química que se utiliza como medio principal de propulsión de una nave espacial (créditos: modificaci... | Introducción | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Procesos reversibles e irreversibles Considere un gas ideal que se mantiene en la mitad de un recipiente aislado térmicamente por una pared en el medio del recipiente. La otra mitad del recipiente está en vacío sin moléculas en su interior. Ahora, si quitamos la pared del medio rápidamente, el gas se expande y llena to... | Procesos reversibles e irreversibles | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Máquinas térmicas Una máquina térmica es un dispositivo utilizado para extraer el calor de una fuente y convertirlo en trabajo mecánico que se utiliza para todo tipo de aplicaciones. Por ejemplo, una máquina de vapor en un tren antiguo puede producir el trabajo necesario para conducir el tren. La construcción y la apli... | Máquinas térmicas | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Refrigeradores y bombas de calor Los ciclos que utilizamos para describir la máquina en la sección anterior son todos reversibles, por lo que cada secuencia de pasos puede realizarse fácilmente en la dirección opuesta. En este caso, la máquina se conoce como un refrigerador o una bomba de calor, dependiendo de cuál sea... | Refrigeradores y bombas de calor | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Enunciados de la segunda ley de la termodinámica Anteriormente en este capítulo presentamos el enunciado de Clausius de la segunda ley de la termodinámica, que se basa en la irreversibilidad del flujo de calor espontáneo. Como ya hemos señalado, la segunda ley de la termodinámica puede enunciarse de varias maneras, y s... | Enunciados de la segunda ley de la termodinámica | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
El ciclo de Carnot A principios de la década de los años 20 del siglo XIX, Sadi Carnot (1786-1832), un ingeniero francés, se interesó por mejorar la eficiencia de las máquinas térmicas prácticas. En 1824, sus estudios le llevaron a proponer un hipotético ciclo de trabajo con el mayor rendimiento posible entre los mismo... | El ciclo de Carnot | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Entropía La segunda ley de la termodinámica se expresa mejor en términos de un cambio en la variable termodinámica conocida como entropía , que se representa con el símbolo S . La entropía, como la energía interna, es una función de estado. Esto significa que cuando un sistema hace una transición de un estado a otro, e... | Entropía | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Entropía a escala microscópica Hemos visto cómo la entropía está relacionada con el intercambio de calor a una temperatura determinada. En esta sección consideramos la entropía desde un punto de vista estadístico. Aunque los detalles del argumento están fuera del alcance de este libro de texto, resulta que la entropía ... | Entropía a escala microscópica | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Introducción Las cargas eléctricas existen a nuestro alrededor. Pueden hacer que los objetos se repelan o se atraigan entre sí (créditos: modificación del trabajo de Sean McGrath). Cuando estudiamos las leyes de Newton, identificamos varios fenómenos físicos como fuerzas. Lo hicimos basándonos en el efecto que tenían s... | Introducción | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Carga eléctrica Seguramente está familiarizado con los dispositivos electrónicos que se activan con el clic de un interruptor, desde las computadoras a los teléfonos móviles o la televisión. Y seguramente ha visto la electricidad en un relámpago durante una fuerte tormenta. Pero lo más probable es que también haya expe... | Carga eléctrica | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Conductores, aislantes y carga por inducción En la sección anterior, dijimos que los científicos fueron capaces de crear carga eléctrica solo en materiales no metálicos y nunca en metales. Para entender por qué es así, hay que comprender mejor la naturaleza y la estructura de los átomos. En esta sección discutimos cómo... | Conductores, aislantes y carga por inducción | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Ley de Coulomb Los experimentos con cargas eléctricas han demostrado que si dos objetos tienen cada uno una carga eléctrica, entonces ejercen una fuerza eléctrica el uno sobre el otro. La magnitud de la fuerza es linealmente proporcional a la carga neta de cada objeto e inversamente proporcional al cuadrado de la dista... | Ley de Coulomb | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Campo eléctrico Como vimos en el apartado anterior, la fuerza eléctrica neta sobre una carga de prueba es la suma vectorial de todas las fuerzas eléctricas que actúan sobre ella, procedentes de todas las distintas cargas fuente, situadas en sus distintas posiciones. ¿Pero qué pasa si utilizamos una carga de prueba dife... | Campo eléctrico | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Cálculo de los campos eléctricos de las distribuciones de carga Las distribuciones de carga que hemos visto hasta ahora han sido discretas: formadas por partículas de puntos individuales. Esto contrasta con una distribución de carga continua , que tiene al menos una dimensión distinta de cero. Si una distribución de ca... | Cálculo de los campos eléctricos de las distribuciones de carga | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Líneas de campo eléctrico Ahora que tenemos algo de experiencia en el cálculo de campos eléctricos, vamos a intentar comprender la geometría de los campos eléctricos. Como se ha mencionado anteriormente, nuestro modelo es que la carga de un objeto (la carga fuente) altera el espacio en la región que lo rodea de tal man... | Líneas de campo eléctrico | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Dipolos eléctricos Anteriormente discutimos, y calculamos, el campo eléctrico de un dipolo: dos cargas iguales y opuestas que están "cerca" la una de la otra (en este contexto, "cerca" significa que la distancia d entre las dos cargas es mucho mucho menos que la distancia del punto de campo P , el lugar donde se calcul... | Dipolos eléctricos | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Introducción Este capítulo introduce el concepto de flujo, que relaciona una cantidad física y el área por la que fluye. Aunque introducimos este concepto con el campo eléctrico, el concepto puede utilizarse para muchas otras magnitudes, como el flujo de fluidos (créditos: modificación del trabajo de “Alessandro”/Flick... | Introducción | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Flujo eléctrico El concepto de flujo describe la cantidad de algo que atraviesa un área determinada. Más formalmente, es el producto punto de un campo vectorial (en este capítulo, el campo eléctrico) con un área. Se puede conceptualizar el flujo de un campo eléctrico como una medida del número de líneas de campo eléctr... | Flujo eléctrico | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Explicar la ley de Gauss Ahora podemos determinar el flujo eléctrico a través de una superficie cerrada arbitraria debido a una distribución de carga arbitraria. Descubrimos que si una superficie cerrada no tiene ninguna carga en su interior en la que pueda terminar una línea de campo eléctrico, entonces cualquier líne... | Explicar la ley de Gauss | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Aplicación de la ley de Gauss La ley de Gauss es muy útil para determinar las expresiones del campo eléctrico, aunque la ley no se refiere directamente al campo eléctrico, sino al flujo eléctrico. Resulta que en situaciones que tienen ciertas simetrías (esféricas, cilíndricas o planas) en la distribución de cargas, pod... | Aplicación de la ley de Gauss | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Conductores en equilibrio electrostático Hasta ahora, hemos trabajado generalmente con cargas que ocupan un volumen dentro de un aislante. Ahora estudiamos lo que ocurre cuando se colocan cargas libres en un conductor. Por lo general, en presencia de un campo eléctrico (generalmente externo), la carga libre de un condu... | Conductores en equilibrio electrostático | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Introducción La energía que libera un rayo es una excelente ilustración de las enormes cantidades de energía que puede almacenar y liberar una diferencia de potencial eléctrico. En este capítulo calculamos cuánta energía puede liberarse en un rayo y cómo varía con la altura de las nubes desde el suelo (créditos: modifi... | Introducción | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Energía potencial eléctrica Cuando una carga positiva libre q es acelerada por un campo eléctrico, recibe energía cinética ( ). El proceso es análogo al de un objeto que es acelerado por un campo gravitacional, como si la carga bajara por una colina eléctrica donde su energía potencial eléctrica se convierte en energía... | Energía potencial eléctrica | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Potencial eléctrico y diferencia de potencial Recordemos que anteriormente definimos el campo eléctrico como una cantidad independiente de la carga de prueba en un sistema dado que, sin embargo, nos permitiría calcular la fuerza que resultaría sobre una carga de prueba arbitraria (la suposición por defecto en ausencia ... | Potencial eléctrico y diferencia de potencial | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Cálculo del potencial eléctrico Las cargas puntuales, como los electrones, son uno de los elementos fundamentales de la materia. Además, las distribuciones de carga esférica (como la carga en una esfera de metal) crean campos eléctricos externos exactamente igual que una carga puntual. El potencial eléctrico debido a u... | Cálculo del potencial eléctrico | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Determinación del campo a partir del potencial Recordemos que hemos podido, en ciertos sistemas, calcular el potencial integrando sobre el campo eléctrico. Como ya se puede sospechar, esto significa que podemos calcular el campo eléctrico tomando derivadas del potencial, aunque pasar de una cantidad escalar a una vecto... | Determinación del campo a partir del potencial | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Superficies Equipotenciales y Conductores Podemos representar los potenciales eléctricos (voltajes) de forma pictórica, al igual que hicimos dibujos para ilustrar los campos eléctricos. Esto no es sorprendente, ya que ambos conceptos están relacionados. Consideremos la , que muestra una carga puntual positiva aislada y... | Superficies Equipotenciales y Conductores | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Aplicaciones de la electrostática El estudio de la electroestática ha resultado útil en muchos ámbitos. Este módulo cubre solo algunas de las muchas aplicaciones de la electroestática. El generador Van de Graaff Los generadores de Van de Graaff (o Van de Graaffs) no solo son aparatos espectaculares utilizados para demo... | Aplicaciones de la electrostática | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Introducción Los patrones de ramas en forma de árbol de este bloque de Plexiglas® transparente se conocen como figura de Lichtenberg, que recibe su nombre del físico alemán Georg Christof Lichtenberg (1742-1799), que fue el primero en estudiar estos patrones. Las "ramas" se crean por la ruptura dieléctrica producida po... | Introducción | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Condensadores y capacitancia Un condensador es un dispositivo utilizado para almacenar carga eléctrica y energía eléctrica. Consiste en al menos dos conductores eléctricos separados por una distancia (observe que estos conductores eléctricos se denominan a veces "electrodos", pero es más correcto decir que son "placas ... | Condensadores y capacitancia | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Condensadores en serie y en paralelo Se pueden conectar varios condensadores entre sí para utilizarlos en diversas aplicaciones. Las conexiones múltiples de condensadores se comportan como un único condensador equivalente. La capacitancia total de este condensador único equivalente depende tanto de los condensadores in... | Condensadores en serie y en paralelo | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Energía almacenada en un condensador La mayoría de nosotros hemos visto dramatizaciones del personal médico que utiliza un desfibrilador para pasar una corriente eléctrica por el corazón de un paciente y conseguir que lata con normalidad. A menudo con detalles realistas, la persona que aplica la descarga indica a otra ... | Energía almacenada en un condensador | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Condensador con dieléctrico Como ya hemos comentado, un material aislante colocado entre las placas de un condensador se llama dieléctrico. La inserción de un dieléctrico entre las placas de un condensador afecta su capacitancia. Para ver por qué, consideremos un experimento descrito en la . Inicialmente, un condensado... | Condensador con dieléctrico | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Modelo molecular de un dieléctrico Podemos entender el efecto de un dieléctrico en la capacitancia eléctrica al observar su comportamiento a nivel molecular. Como vimos en capítulos anteriores, en general, todas las moléculas pueden clasificarse como polares o no polares . Hay una separación neta de cargas positivas y ... | Modelo molecular de un dieléctrico | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Introducción La resonancia magnética (IRM) utiliza imanes superconductores y produce imágenes de alta resolución sin el peligro de la radiación. La imagen de la izquierda muestra la separación de las vértebras a lo largo de una columna vertebral humana, con el círculo indicando dónde las vértebras están demasiado cerca... | Introducción | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Corriente eléctrica Hasta ahora, hemos considerado principalmente las cargas estáticas. Cuando las cargas se movían, se aceleraban en respuesta a un campo eléctrico creado por una diferencia de voltaje. Las cargas perdieron energía potencial y ganaron energía cinética al atravesar una diferencia de potencial en la que ... | Corriente eléctrica | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Modelo de conducción en metales Cuando los electrones se mueven a través de un cable conductor, no se mueven a una velocidad constante, es decir, los electrones no se mueven en línea recta a una velocidad constante. Más bien, interactúan y colisionan con los átomos y otros electrones libres del conductor. Así, los elec... | Modelo de conducción en metales | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Resistividad y resistencia ¿Qué impulsa la corriente? Podemos pensar en varios dispositivos (como baterías, generadores, tomas de corriente, etc.) que son necesarios para mantener una corriente. Todos estos dispositivos crean una diferencia de potencial y se denominan fuentes de voltaje. Cuando una fuente de voltaje se... | Resistividad y resistencia | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Ley de Ohm En este capítulo hemos hablado de tres propiedades eléctricas: corriente, voltaje y resistencia. Resulta que muchos materiales presentan una relación sencilla entre los valores de estas propiedades, conocida como ley de Ohm. Muchos otros materiales no muestran esta relación, por lo que, a pesar de llamarse l... | Ley de Ohm | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Energía eléctrica y potencia En un circuito eléctrico, la energía eléctrica se convierte continuamente en otras formas de energía. Por ejemplo, cuando una corriente fluye en un conductor, la energía eléctrica se convierte en energía térmica dentro de él. El campo eléctrico, suministrado por la fuente de voltaje, aceler... | Energía eléctrica y potencia | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Superconductores Toque la fuente de alimentación de su computadora portátil o algún otro dispositivo. Probablemente se sienta ligeramente caliente. Ese calor es un subproducto no deseado del proceso de conversión de la potencia eléctrica doméstica a una corriente que pueda utilizar su dispositivo. Aunque la potencia el... | Superconductores | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Introducción Este circuito mostrado se utiliza para amplificar pequeñas señales y alimentar los altavoces de los auriculares conectados a un teléfono móvil. Los componentes de este circuito incluyen resistores, condensadores y diodos, todos ellos tratados en capítulos anteriores, así como transistores, que son disposit... | Introducción | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Fuerza electromotriz Si se le olvida apagar las luces del automóvil, estas se van apagando poco a poco a medida que la batería se va agotando. ¿Por qué no se apagan de repente cuando la energía de la batería se agota? Su atenuación gradual implica que el voltaje de salida de la batería disminuye a medida que esta se ag... | Fuerza electromotriz | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Resistores en serie y en paralelo En Corriente y resistencia , describimos el término "resistencia" y explicamos el diseño básico de un resistor. Básicamente, un resistor limita el flujo de carga en un circuito y es un dispositivo óhmico donde V = I R . La mayoría de los circuitos tienen más de un resistor. Si se conec... | Resistores en serie y en paralelo | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Reglas de Kirchhoff Acabamos de ver que algunos circuitos pueden analizarse reduciendo un circuito a una única fuente de voltaje y una resistencia equivalente. Muchos circuitos complejos no pueden analizarse con las técnicas en serie-en paralelo desarrolladas en los apartados anteriores. En esta sección se profundiza e... | Reglas de Kirchhoff | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Instrumentos de medición eléctrica La ley de Ohm y el método de Kirchhoff son útiles para analizar y diseñar circuitos eléctricos, ya que proporcionan los voltajes y la corriente a través y la resistencia de los componentes que componen el circuito. Para medir estos parámetros se necesitan instrumentos, que se describe... | Instrumentos de medición eléctrica | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Circuitos RC Cuando utiliza una cámara con flash, se tarda unos segundos en cargar el condensador que le da potencia al flash. El destello de luz descarga el condensador en una pequeña fracción de segundo. ¿Por qué la carga tarda más que la descarga? Esta cuestión y otros fenómenos que implican la carga y descarga de l... | Circuitos RC | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
Cableado doméstico y seguridad eléctrica La electricidad presenta dos riesgos conocidos: el térmico y el de choque. Un riesgo térmico es aquel en el que una corriente eléctrica excesiva provoca efectos térmicos no deseados, como el inicio de un incendio en la pared de una casa. Un riesgo de choque se produce cuando una... | Cableado doméstico y seguridad eléctrica | Física universitaria volumen 2 | Ciencia | https://openstax.org/details/books/física-universitaria-volumen-2 |
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