Establezco relaciones entre fuerzas macroscópicas y fuerzas electrostáticas.

Establezco relaciones entre fuerzas macroscópicas y fuerzas electrostáticas.

Para poder describir ciertas propiedades de la materia, como los estados de agregación, la temperatura de ebullición y la temperatura de fusión, es necesario considerar las fuerzas que mantienen unidas a las partículas que constituyen cada una de las sustancias. A estas fuerzas las denominamos interacciones intermoleculares.

Entre dos partículas de la misma sustancia se establecen fuerzas de atracción y de repulsión. La interacción neta entre estas partículas resultará del balance entre estos dos tipos de fuerzas. Esta energía de interacción entre partículas es mucho menor que la involucrada cuando se rompe una unión química (dentro de la sustancia). Cuando se vencen estas interacciones intermoleculares no se produce un cambio en la composición química del sistema, por lo tanto, determinan propiedades físicas de las sustancias.

La magnitud de estas interacciones determinará, por ejemplo, la temperatura de ebullición y de fusión de la sustancia y, por lo tanto, su estado de agregación. Dentro de este tipo de interacciones se pueden mencionar:

    • Interacciones dipolo-dipolo permanentes.
    • Interacciones dipolo-dipolo momentáneas.
    • Interacciones puente de hidrógeno.
    • Interacciones combinadas entre las anteriores y de todas ellas con iones.

Objetivos de las actividades

Que los alumnos:

    • reconozcan el o los tipos de interacciones intermoleculares presentes de acuerdo con la polaridad de las sustancias;

    • relacionen las propiedades macroscópicas de una sustancia con su polaridad y las fuerzas intermoleculares que actúan entre sus partículas;

    • predigan interacciones entre partículas de diferentes sustancias.

Actividad 1. Fuerzas intermoleculares, punto de ebullición, punto de fusión y estado de agregación

La temperatura de ebullición de una sustancia se define como la temperatura a la que dicha sustancia cambia del estado líquido al gaseoso. Si la presión ambiente es de 1 atmósfera, se la denomina temperatura de ebullición normal. Cada sustancia pura tiene una temperatura de ebullición característica, y esta será mayor cuanto mayor sea la energía de interacción entre las partículas del líquido.

Por otra parte, la temperatura de fusión de una sustancia es la temperatura a la que una sustancia sólida pasa al estado líquido. La temperatura de fusión también depende de la presión atmosférica, pero las variaciones son menores que en el caso de la temperatura de ebullición. Su valor dependerá también de la fuerza de las interacciones entre las partículas. La simulación Cambios de estado permite observar los cambios macroscópicos y microscópicos que ocurren durante los cambios de estado para el agua: 

a) Los puntos de ebullición de los compuestos formados entre el hidrógeno y los elementos del grupo VIA son:

                • Agua (H₂O) 100 ºC
                • Sulfuro de hidrógeno (H₂S) -60,8 ºC
                • Seleniuro de hidrógeno (H₂Se) -41,5 ºC
                • Telururo de hidrógeno (H₂Te) -1,8 ºC

a.1. Utilicen EQTabla para buscar las electronegatividades de todos los elementos. Sobre la base de estos valores, calculen las polaridades de cada enlace.

a.2. Usen el programa Avogadro para predecir la forma y polaridad de las moléculas. ¿Cuáles son las fuerzas intermoleculares actuando entre ellas? Justifiquen los puntos de ebullición encontrados.

a.3. Grafiquen el punto de ebullición de las sustancias en función del número total de electrones en la molécula, utilizando el programa Calc de sus equipos portátiles. ¿Si graficasen las mismas variables para los compuestos entre el hidrógeno y los elementos del grupo VIA, encontrarían el mismo patrón? Justifiquen las diferencias.

b) Utilicen el programa Writer o Word de sus equipos portátiles para armar una tabla con las siguientes columnas. Complétenla. De ser posible, incorporen fotos o diagramas de las sustancias mencionadas.

Establezco relaciones entre el modelo del campo gravitacional y la ley de gravitación universal.

Establezco relaciones entre el modelo del campo gravitacional y la ley de gravitación universal.

masa. Fue formulada por Isaac Newton en su libro Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, publicado en 1687, donde establece por primera vez una relación cuantitativa (deducida empíricamente de la observación) de la fuerza con que se atraen dos objetos con masa. Así, Newton dedujo que la fuerza con que se atraen dos cuerpos de diferente masa únicamente depende del valor de sus masas y del cuadrado de la distancia que los separa. Para grandes distancias de separación entre cuerpos se observa que dicha fuerza actúa de manera muy aproximada como si toda la masa de cada uno de los cuerpos estuviese concentrada únicamente en su centro de gravedad, es decir, es como si dichos objetos fuesen únicamente un punto, lo cual permite reducir enormemente la complejidad de las interacciones entre cuerpos complejos.

Así, con todo esto resulta que la ley de la gravitación universal predice que la fuerza ejercida entre dos cuerpos de masas ${\displaystyle m_{1}}$ y ${\displaystyle m_{2}}$ separados una distancia ${\displaystyle r}$ es proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, es decir:

(1)${\displaystyle F=G{\frac {m_{1}m_{2}}{r^{2}}}}$

donde

${\displaystyle F\,}$ es el módulo de la fuerza ejercida entre ambos cuerpos, y su dirección se encuentra en el eje que une ambos cuerpos.

${\displaystyle G\,}$ es la constante de gravitación universal.

Relaciono masa, distancia y fuerza de atracción gravitacional entre objetos.

Relaciono masa, distancia y fuerza de atracción gravitacional entre objetos.

 inversamente proporcional al cuadrado de la distancia
se visualiza de la siguiente manera
la misma fuerza de atraccion se distribuye uniformamente en la superficie de una esfera alrededor de la fuente,
al aumentar la distancia, aumenta el radio de la esfera, y su superficie.
pero la energia es la misma, asi que al repartirse en la superficie de la esfera, esta energia va dismiunuyendo a medida que la distancia crece
si analizas la formula matematica de la superficie de la esfera, (4 circulos maximos), este depende unicamente del cuadrado del radio (4¶R²)
asi, al crecer la esfera, la misma energia desminuye con el cuadrado de la distrancia ( o el radio)

Explico el comportamiento de fluidos en movimiento y en reposo.

 Explico el comportamiento de fluidos en movimiento y en reposo.
Los fluidos se caracterizan por ciertas propiedades o fenómenos:

1. Densidad:Es la cantidad de masa en un determinado volumen. Un fluido puede variar su densidad debido a la temperatura y presión. Existen fluidos altamente densos como el Mercurio, cuya densidad a 4[ºC]  es de 13.585[kg/m³]  , Mientras que el agua a 4[ºC]  es de 1.000[kg/m 3 ]  en condiciones de presión normales.


2. Viscosidad: Es la resistencia que ejerce un fluido al movimiento. El agua es menos viscosa que la miel.


3. Tensión superficial: Es un fenómeno que se produce por la interacción entre las fuerzas de las moléculas que se encuentran en la superficie de un fluido. Es por esto que algunos insectos y lagartos (como el Basiliscus) pueden caminar sobre el agua, al tener una amplia superficie de contacto con la superficie del agua.


4. Cohesión: Es la fuerza de atracción que ejercen entre sí, las moléculas adyacentes de un mismo cuerpo. Como ejemplo cuando llueve, las gotas de agua que quedan en los vehículos se mantienen (hasta evaporarse) en la superficie, en vez de expandirse por toda la superficie como lo haría un fluido de baja cohesión (aceite).


5. Adhesión: Es la fuerza de atracción entre partículas adyacentes entre dos superficies de distintos cuerpos. Como ejemplo, algunos vinos de calidad se adhieren levemente al vidrio de las copas, mientras que otros resbalan sin adherirse al vidrio.

Establezco relaciones entre la conservación del momento lineal y el impulso en sistemas de objetos.

Establezco relaciones entre la conservación del momento lineal y el impulso en sistemas de objetos.

1. 1. Momento Lineal
2. 2. Se define Momento lineal al producto de la masa por la velocidad p = mv Se define el vector fuerza como la derivada del momento lineal respecto del tiempo La segunda ley de Newton es un caso particular de la definición de fuerza, cuando la masa de la partícula es constante.
3. 3. La variación de momento lineal, es igual al impulso de la fuerza F en el intervalo que va de ti a tf. Impulso implica que la fuerza que actúa sobre la partícula es muy grande pero de muy corta duración I =Fp t El impulso se puede escribir como: I = Fm t. Donde Fm es la fuerza promedio durante el intervalo.
4. 4. El tiempo de colisión es muy pequeño, del orden de centésimas o milésimas de segundo. Impulso El impulso representaría el área sombreada bajo la curva fuerza-tiempo. Cuando se utiliza esta aproximación es importante recordar que la cantidad de movimiento inicial y final se refieren al instante antes y después de la colisión, respectivamente. txFI  _
5. 5. Impulso Despejando en la definición de fuerza e integrando A la izquierda tenemos la variación de la cantidad de movimiento, y a la derecha la integral que se denomina impulso de la fuerza en el intervalo que va de ti a tf. En esta aproximación, se supone que una de las fuerzas que actúan sobre la partícula es muy grande pero de muy corta duración. Esta aproximación es de gran utilidad cuando se estudian los choques
6. 6. Donde P es el momento lineal total del sistema y Fext es la resultante de las fuerzas exteriores que actúan sobre el sistema de partículas
7. 7. Se lanza una pelota de tenis a una velocidad de 2.5 m/s, siguiendo una trayectoria horizontal. Rebota en una pared y vuelve por el mismo camino, pero con una velocidad de 2 m/s. La pelota pesa 140 g. a) Determinar el impulso de la fuerza neta sobre la pelota durante el choque. Explique el significado del signo de dicho impulso. b) ¿Cuál es la fuerza media ejercida por la pelota sobre la pared, si el tiempo de contacto se estima en 0,01 segundos? Asuma que la pelota inicialmente se mueve a la izquierda. Ejercicio:
8. 8. Considérese dos partículas que pueden interactuar entre sí pero que están aisladas de los alrededores. Las partículas se mueven bajo su interacción mutua pero no hay fuerzas exteriores al sistema presentes. La tercera ley de Newton o Principio de Acción y Reacción establece que ambas fuerzas tendrán que ser iguales y de signo contrario.

Establezco relaciones entre estabilidad y centro de masa de un objeto.

. Establezco relaciones entre estabilidad y centro de masa de un objeto.

Hoy no pondré nada de matemáticas, porque a parte de haber sido una clase elemental considero que no sería interesante para la línea general de este blog.

En física, por su parte, hoy hemos hablado sobre todo de sistemas de fuerzas y sus consecuentes problemas. Al principio hemos tratado las unidades, que internacionalmente se miden en newtons (N): 9,8 N es la fuerza que ejerce La Tierra sobre un cuerpo de 1 kg. No obstante, el método de medida más generalizado son los kilopondios (kp), también llamados kilogramos-fuerza (k-f), o más vulgarmente kilos a secas (kg*). Un kp es la fuerza que ejerce La Tierra sobre un cuerpo de 1 kg de masa.

Equilibrio

Una de las condiciones necesarias para que un cuerpo esté en equilibrio es que el sumatorio de las fuerzas (∑Fi) que actúan sobre él sea nulo. Sin embargo, esta condición no es suficiente para que se de el equilibrio.

Pongamos por ejemplo una piedra con forma de boomerang apoyada en el suelo. El sumatorio de sus fuerzas, el peso y la reacción vertical del suelo, será nulo, y sin embargo la piedra girará por la forma curva que tiene.

Así pues, para completar el equilibrio rotacional se introduce el concepto de “momento” de una fuerza (M0). El momento de una fuerza respecto a un punto “0” se define como el producto vectorial de la posición del origen de la fuerza y la propia fuerza:

El equilibrio rotacional, por su parte, se define como el sumatorio de todos los productos vectoriales de las fuerzas y posiciones que intervengan en este:

, para que haya equilibrio.

Dado un sistema de fuerzas paralelas aplicadas sobre un cuerpo hacia abajo, todas ellas del mismo módulo, ¿con qué fuerza única y dónde debo apuntar para que el cuerpo esté en equilibrio?

Como primer requisito el sumatorio de fuerzas ha de ser nulo:

El segundo requisito es que el momento de las fuerzas sea nulo también:

El centro de gravedad de dos cuerpos de masas “m1” y “m2” y de posiciones “r1” y “r2” se ubicará en una posición:

Explico la transformación de energía mecánica en energía térmica.

Explico la transformación de energía mecánica en energía térmica.
Es posible transformar integramente la energía mecánica en energía térmica. Por ejemplo, el trabajo realizado por la fuerza de rozamiento de un coche al frenar, transforma la energía cinética del mismo en energía térmica.
En cambio, mediante una máquina térmica (el motor de un coche, por ejemplo) sólo es posible transformar en energía mecánica una parte de la energía térmica disponible.
La energía térmica es, por tanto, menos útil que la energía mecánica para realizar un trabajo. La energía mecánica que se transforma en energía térmica no puede convertirse de nuevo totalmente en energía mecánica, por lo que decimos que la energía se degrada. Pierde calidad para realizar trabajo.