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 VADEMECUM  REMER
 Física. Fenómenos y leyes

Magnitudes y vectores
       Magnitudes
       Vectores

Fuerzas
       Momento de una fuerza
       Sistema de fuerzas en equilibrio

Equilibrio y movimiento de los cuerpos
       Equilibrio
       Movimiento

Calor y temperatura

Transmisión del calor
       Conducción
       Convección
       Radiación

Presión
       Presión
       Humedad

Movimiento ondulatorio
       Ideas generales sobre movimiento ondulatorio
       Intensidad

Cualidades del sonido
       Intensidad
       Tono
       Timbre
       Propagación del sonido
       Velocidad de propagación del sonido
       Eco
       Reverberación
       Resonancia
       Efecto Doppler
       Ultrasonidos

El conocimiento de los distintos fenómenos físicos y de las leyes que los rigen, es el origen de las técnicas cuya aplicación son la base del funcionamiento de los distintos ingenios desarrollados por el hombre.

Magnitudes y vectores  

  Magnitudes

Magnitud es todo aquello que, siendo susceptible de aumento o disminución, se puede medir.

Magnitud escalar: es aquella magnitud que queda perfectamente determinada cuando se conoce su valor numérico.

Magnitud vectorial: es aquella magnitud que para que quede perfectamente definida, además de su valor numérico, hay que conocer su dirección y sentido.

  Vectores

Vector es un segmento orientado. Se le conoce su origen y su extremo. Por ser una magnitud vectorial consta de: valor numérico (módulo), dirección y sentido.

Clases de vectores

Los vectores pueden ser:

Suma de vectores

Suma de dos vectores concurrentes. Ley del Paralelogramo.

Para sumar dos vectores, se procede de la siguiente forma: por el extremo del vector a, se traza una paralela al vector b, por el extremo del vector b se traza una paralela al vector a, uniendo el origen de ambos vectores, con la intersección de las líneas trazadas se tiene el vector.

Suma de un sistema de vectores

Dado que la operación es conmutativa, se puede proceder sumándolos por parejas, o proceder de la siguiente forma: Se llevan los vectores uno a continuación de otro, se une el origen del primero con el extremo del último y se obtiene el vector suma.

Resta de vectores

Para restar dos vectores, se suma al vector minuendo el vector opuesto al sustraendo.

Fuerzas  

  Momento de una fuerza

Se llama momento de una fuerza, respecto a un punto, al producto de la intensidad de la fuerza, por su distancia al punto.

Un momento es positivo, si da lugar a un giro contrario al de las agujas de un reloj.

Un momento es negativo, si da lugar a un giro del mismo sentido que el de las agujas de un reloj.

  Sistema de fuerzas en equilibrio

Se dice que un sistema de fuerzas está en equilibrio, cuando la suma vectorial de las fuerzas que componen el sistema vale cero, y la suma de los momentos de las fuerzas del sistema respecto de un punto cualquiera, también vale cero.

Equilibrio y movimiento de los cuerpos  

  Equilibrio

Se dice que un cuerpo está en equilibrio estable cuando al apartar el cuerpo de su posición de equilibrio tiende a volver a ella.

Se dice que un cuerpo está en equilibrio inestable cuando al apartarle de la posición de equilibrio tiende a alejarse de ella.

Se dice que un cuerpo está en equilibrio indiferente cuando al apartarle de su posición, no tiende ni a recuperarla ni a alejarse de ella.

  Movimiento

Trayectoria

La trayectoria es el camino recorrido por un móvil en su movimiento. Puede ser:

Velocidad

Se llama velocidad de un movimiento al espacio recorrido en la unidad de tiempo.

Movimiento uniforme

Movimiento uniforme es aquel en el que la velocidad del móvil es constante, es decir, cuando en tiempos iguales se recorren espacios iguales en una trayectoria rectilínea.

Expresiones del movimiento uniforme:

Aceleración

Es la variación de la velocidad de un móvil en la unidad de tiempo.

Velocidad media

Es el valor obtenido al dividir el espacio total recorrido entre el tiempo total empleado.

Expresiones del movimiento uniformemente acelerado

Caída libre de los cuerpos

Se considera la aceleración de la gravedad igual a 9,81 m/s² y la velocidad inicial nula (s = h = Altura).

Calor y temperatura  

Calor

Es una forma de energía que poseen las moléculas y los átomos de los cuerpos. Estas moléculas están en continuo movimiento, teniendo por ello una energía cinética. Como consecuencia de esta energía cinética, el cuerpo tiene una cantidad de calor.

Temperatura

Es el nivel de calor que tiene un cuerpo.

La misma cantidad de calor aplicada a cuerpos de diferentes masas da lugar a distintas temperaturas.

El calor va del cuerpo que tiene más temperatura al que tiene menos temperatura, con independencia del calor que tengan.

Transmisión del calor  

La propagación del calor puede ser por:

  Conducción

El calor va pasando a través del cuerpo, de molécula a molécula. Es la forma usual de propagarse el calor en los cuerpos sólidos.

Por ejemplo, cuando cogemos una varilla de metal con la mano por un extremo y vamos calentando el otro extremo, el calor va avanzando molécula a molécula a través de la varilla, hasta que notamos el calor en el extremo donde está la mano.

Los cuerpos no conducen igualmente el calor. Algunos, como los metales, son muy buenos conductores del calor. Otros como el corcho, la madera, la lana, son muy malos conductores del calor.

  Convección

Es la forma de propagarse el calor en los fluidos (líquidos y gases). Se produce debido a que los fluidos calientes tienen menos densidad que los fríos. Debido a esta circunstancia, los líquidos y gases calientes tienden a subir, mientras que los fríos, más pesados, tienden a bajar. Se establecen unas corrientes llamadas corrientes de convección.

  Radiación

Cuando el calor pasa de un cuerpo a otro sin necesidad de la intervención de un medio transmisor, entonces el calor se propaga por radiación. El cuerpo caliente emite ondas o radiaciones, que se van extendiendo por el espacio.

La radiación de calor de un cuerpo, o sea la cantidad de calor que un cuerpo cede, depende de su temperatura, siendo proporcional a la cuarta potencia de su temperatura absoluta.

La propagación del calor el Sol hasta la Tierra se hace por radiación. Análogamente, el calor de una estufa se propaga por radiación al medio que le rodea. Cuando queremos calentarnos las manos, no es preciso que toquemos con las manos el cuerpo caliente. Al aproximarlas, ya recibimos el calor por radiación.

Presión  

  Presión

Se llama presión a la fuerza ejercida para cada unidad de superficie.

Presión = Fuerza/Superficie

Presión hidrostática

Se llama presión hidrostática a la presión existente en el seno, fondo y paredes del recipiente que contiene un líquido en reposo.

La diferencia de presiones entre dos puntos cualesquiera en el seno de un líquido, depende de la gravedad, de la densidad del líquido y de la distancia vertical que hay entre ambos puntos.

P2 − P1 = d • g • h

Luego la presión en el fondo valdrá: P = d • g • h

Presión atmosférica

Es la presión ejercida por el aire que forma la atmósfera sobre los cuerpos situados en la superficie terrestre.

  Humedad

Se llama vapor al gas que resulta cuando pasa el líquido al estado gaseoso. Todos los líquidos expuestos al aire libre se evaporan. Unos, como el mercurio o la glicerina, con menos facilidad que otros, como el éter o el alcohol. Los primeros se llaman fijos y los segundos volátiles.

Si con una pipeta encorvada introducimos agua en el tubo de Torricelli, ésta, por su menor densidad, subirá a la superficie y desaparecerá por evaporarse. El nivel de mercurio descenderá un poco, y añadiendo nuevas gotas, éstas se evaporan nuevamente con un nuevo descenso de la columna barométrica, hasta un momento en el que el líquido introducido nuevamente queda sin evaporar entonces diremos que está saturado.

Elevando la temperatura hay una nueva evaporación de líquido y un aumento de la tensión del vapor saturante. Por tanto, ambas cosas aumentan con la temperatura.

Inversamente, si en un recipiente cerrado o en la atmósfera existe vapor de agua y la temperatura va descendiendo, llegará un momento en que éste comenzará a condensarse.

Humedad relativa

Es la relación existente entre la cantidad de vapor de agua existente en la atmósfera a una temperatura determinada, y la que podría contener si estuviera saturada a esta misma temperatura. Se suele expresar en tanto por ciento.

Movimiento ondulatorio  

  Ideas generales sobre movimiento ondulatorio

Cuando se produce un movimiento vibratorio en un medio elástico, la vibración producida en un punto se va transmitiendo a los puntos próximos, de estos últimos a sus próximos, y así sucesivamente. El resultado es un tipo de movimiento denominado movimiento ondulatorio.

Se llaman ondas en un movimiento ondulatorio a las ondulaciones que se van produciendo en su avance. Si el movimiento de la partícula vibrante que da origen a las ondas es perpendicular a la dirección en que avanzan las ondas, éstas se llaman transversales.

  Intensidad

Si el movimiento de la partícula vibrante que da origen a las ondas tiene la misma dirección que la que tiene éstas en su avance, las ondas se llaman longitudinales. Por ejemplo, cuando golpeamos la membrana de una pandereta la deformación de la membrana se transmite al aire próximo a ella, que comprime a su vez.

Al volver la membrana a su posición, también lo hace el aire, el cual, como había sido comprimido, sufre ahora una expansión. Estas compresiones y expansiones se van transmitiendo, dando lugar a ondas longitudinales.

Si tenemos un movimiento ondulatorio, se llama:

Cualidades del sonido  

  Intensidad

Es una cualidad del sonido que nos permite distinguir unos sonidos llamados fuertes de otros sonidos llamados débiles.

Esta cualidad depende de la amplitud.

  Tono

Es una cualidad del sonido que nos permite distinguir unos sonidos llamados graves o bajos de otros sonidos llamados altos o agudos.

Esta cualidad depende de la frecuencia.

  Timbre

Es una cualidad del sonido que nos permite apreciar el aparato o instrumento productor del sonido.

  Propagación del sonido

Para que el sonido se propague hace falta un medio. Este medio puede ser cualquier sustancia sólida, líquida o gaseosa.

Si no hay un medio, el sonido no se propaga. O sea que el sonido no se propaga en el vacío. Esto se puede demostrar fácilmente haciendo el vacío en una campana dentro de la cual hay un reloj despertador. Al hacer el vacío aquel deja de oírse.

El sonido se propaga a partir del foco emisor, en todas direcciones, por medio de ondas.

  Velocidad de propagación del sonido

El sonido se propaga con movimiento uniforme y su velocidad de propagación varía con la naturaleza del medio.

En términos generales, se puede afirmar que el sonido se mueve con más velocidad en los líquidos que en el aire y con más velocidad en los metales que en los líquidos.

La velocidad de propagación del sonido en el aire es de 340 m/s y en el agua es de 1400 m/s.

La velocidad de propagación del sonido en los metales es mucho mayor, por ejemplo, en el cobre es de 4000 m/s, en el aluminio 5000 m/s y en el acero de 5100 m/s.

  Eco

Es la repetición de un sonido provocada por la reflexión de las ondas sonoras al chocar contra un obstáculo situado a una distancia mínima de 17 metros.

  Reverberación

Cuando se produce la reflexión del sonido al chocar contra un obstáculo situado a una distancia menor de 17 metros, entonces el sonido directo y el reflejado se perciben superpuestos originando un reforzamiento del sonido principal y un alargamiento del mismo durante un cierto tiempo.

  Resonancia

La resonancia es un fenómeno que consiste en que un cuerpo que puede vibrar con una frecuencia determinada, entra en vibración al recibir ondas que tienen su misma frecuencia de vibración.

Por ejemplo, en un piano todas las cuerdas correspondientes a la misma nota vibran con la misma frecuencia. Si se pulsa una tecla correspondiente a la nota Re, inmediatamente, y debido al fenómeno de resonancia, entran en vibración todas las cuerdas del piano correspondientes a dicha nota.

  Efecto doppler

El tono depende de la frecuencia del vibrador cuando el vibrador y el receptor están inmóviles o se mueven a la misma velocidad.

Observamos que cuando esto no ocurre el tono del sonido varía, es decir, el tono depende de los movimientos respectivos entre el vibrador y el receptor. Por ejemplo, cuando un coche nos pasa a velocidad tocando la bocina observamos que el sonido es tanto más agudo cuando más se acerca hasta nosotros y se va haciendo más grave a medida que se aleja.

  Ultrasonidos

Se llaman ultrasonidos a aquellos sonidos cuya frecuencia de vibración excede a la frecuencia audible por el oído humano, o sea las 20.000 vibraciones por segundo.

Los ultrasonidos tienen una frecuencia de vibración de hasta 100.000, y aún más, vibraciones por segundo.

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