Es una rampa que tiene cierta elevación. Entre mayor sea la inclinación del plano, menor será la longitud de la rampa, y mayor será la energía necesaria para transportar la carga hasta la cumbre del plano.
4. Torno:
Es un cilindro o tambor, que gira sobre un eje fijo por medio de una manivela a la que se le aplicará la fuerza, de esta forma se enrolla una cuerda alrededor del eje y sube la carga.
Otras máquinas:
Cuña: formada generalmente por dos planos inclinados juntos que forman un triángulo, dándole un filo para ser insertado (cuchillo, clavo, hacha, etc…)
Tornillo: Cuña con una guía enrollada alrededor formando canales, entre más cerca los canales menos energía se necesita para introducirlo.
Máquinas humanas: los músculos y huesos funcionan como máquinas que nos permiten realizar trabajos (comer, correr, caminar, bailar, etc…)
Tipos de Energía:
La energía es la capacidad de los cuerpos para producir cambios en ellos mismos o en otros cuerpos. El Sol es la mayor fuente de energía de la Tierra y es el origen de todas las otras formas. Es decir, que el Sol es el origen común de todas las formas de energía del planeta.
El ser humano, ha descubierto, muchas formas de energía, entre ellas las siguientes:
Eólica Hidráulica
Eléctrica Sonora
Geotérmica Lumínica Calórica Mecánica Muscular Química Nuclear Energía Eólica:
Desde hace mucho tiempo utilizamos la energía del aire en movimiento (eólica). Los molinos de viento y los barcos son máquinas simples por medio de las cuales se aprovecha la energía del aire en movimiento para desarrollar la fuerza necesaria y ejecutar trabajo.
Actualmente se usa la energía del aire en movimiento para producir electricidad. La fuerza del viento es tan poderosa que hace girar las aspas de los molinos y estas, a su vez impulsan una turbina que produce electricidad. En Costa Rica poseemos el proyecto Tejona
Energía Hidráulica:
El ser humano posee una gran reserva alimenticia, mineral y energética (En el mar). Se extrae petróleo del fondo marino, se extrae también zirconio, También el agua del mar se aprovecha para obtener energía eléctrica y agua potable.
Hoy, el mayor uso que se le da a la energía hidráulica es la producción de electricidad. En Costa Rica, poseemos varias plantas hidroeléctricas. Entre ellas la del Arenal, Río Macho, Cachí y Tapantí.
Energía eléctrica.
La forma de energía más utilizada. La energía eléctrica se produce por el movimiento de cargas eléctricas llamadas electrones a través de un cable conductor.
Energía Sonora
El sonido es una forma de energía. Si un cuerpo se golpea, se rompe o pasa el aire a través de él, el cuerpo vibra y hace vibrar el aire en forma de ondas, hasta llegar a nuestros oídos. El sonido se propaga en todas direcciones… a través del agua, el aire y de otro cuerpo, pero no puede viajar en el vacío.
Energía Geotérmica.
La energía geotérmica es aquel que proviene de las capas internas de la Tierra y que se utiliza para producir electricidad. En nuestro país tenemos el proyecto Miravalles
Energía Solar.
Es la mayor fuente de luz y calor de la tierra. Se manifiesta de tres maneras: El calor se manifiesta de diferentes maneras
Radiación: El sol nos irradia energía en forma de ondas electromagnéticas (a larga distancia).
Conducción: se da una transferencia de calor de un cuerpo a otro por movimiento de las partículas (en contacto).
Convección: los diferentes lugares de la superficie terrestre se calientan desigualmente (esta diferencia de calor forma las nubes).
Ventajas Desventajas Es limpia y parcialmente
inagotable.
No contamina ni produce ruidos. No necesita mantenimientos. No tiene costo económico. Es de fácil acceso.
Las celdas solares agrícolas funcionan también en días nublados.
Se puede obtener solo durante el día, en la noche no se puede.
Insuficiente financiamiento para la investigación de la energía.
Usos de la energía Solar
Secado: de la ropa, de algunas semillas, ciertas frutas.
Fotovoltaica: la energía solar aprovechada por medio de celdas fotoeléctricas, capaces de convertir la luz en un potencial eléctrico. Calefacción domestica: cuando abrimos una ventana o la puerta de la casa en la mañana podemos sentir el calor y la luz del Sol.
Calentamiento del agua
Fotosíntesis: Trasformación de energía luminosa a energía química. Hornos Solares.
Insolación.
La insolación ocurre cuando el cuerpo se expone a altas temperaturas y falla el mecanismo del sudor. La insolación puede ocasionar la muerte o una discapacidad permanente si no se proporciona tratamiento de energía.
Cáncer de piel.
Los rayos ultravioleta (UV) son los principales causantes de quemaduras, golpes de calor, envejecimiento prematuro de la piel.
Energía Lumínica:
Este tipo de energía se obtiene por el movimiento de los fotones Fenómenos de la Luz:
La luz posee dos fenómenos a estudiar: la reflexión y la refracción.
La reflexión de la Luz
Cuando la Luz rebota en una superficie, se dice que es reflejada. La reflexión de un objeto en un espejo es su imagen. El ángulo de incidencia con el que la luz llega a la superficie, es igual al ángulo de reflexión. Si la luz llega en ángulo recto al espejo, será reflejada en la misma dirección, y entonces los ángulos de incidencia y reflexión sin ambos igual a cero.
La refracción de la Luz
Coloquemos un lápiz en un frasco de vidrio transparente lleno de agua, y miremos atentamente. Desde ciertos ángulos, el lápiz nos parecerá quebrado. Esta desviación de la luz, se llama refracción.
Rayo Láser
La luz láser es tan intensa que puede, incluso, igualar a la del Sol; los rayos que emite son estrechos y no se dispersan tanto como la luz corriente. El láser es una luz coherente, es decir, todas las ondas luminosas que proceden de él se acoplan de forma ordenada, mientras que las de una bombilla se desplazan en distintas direcciones.
Se utiliza en: Industria (taladrar diamantes, recortar componentes micro electrónicos), Comunicación (da muy alta frecuencia), Medicina (se puede cortar ciertos tejidos), Tecnología militar (tirar un blanco a largas distancias), Seguridad (rayos láser en bóvedas y detectores de movimiento)
Fibra óptica
Los circuitos de fibra óptica son filamentos de vidrio flexibles que tienen el espesor de un pelo. Llevan mensajes en forma de rayos o haces de luz de un extremo a otro, donde quiera que el filamento vaya. Se utiliza en: Telefonía, Enlaces locales de estaciones terrestres,
Automatización industrial, Computación, Aplicaciones militares, Televisión por cable.
Ventajas Desventajas
Insensibilidad a la interferencia
electromagnética, como ocurre cuando un alambre telefónico pierde parte de su señal.
No pierde luz.
No hay señales eléctricas en la
Alto costo
Fragilidad de las fibras
Disponibilidad limitada de
conectores
Dificultad de reparar un cable
fibra.
Es liviano y reducido de tamaño
del cable.
Compatibilidad con la tecnología
digital.
Fácil de instalar.
Energía Mecánica:
Es la energía que contiene un cuerpo, cómo sabemos la energía cumple con la ley de conservación, es decir: “la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma”
La energía mecánica es la suma de la energía cinética y la potencial.
Em=Ec+Ep
Em = energía mecánica, Ec = energía cinética y Ep = energía potencial. Como la energía no se pierde, se puede asegurar que la energía mecánica de un cuerpo es igual en cualquier punto del recorrido.
La energía potencial es aquella energía que se encuentra almacenada en un cuerpo o sistema como consecuencia de su posición y composición. Y la energía cinética es aquella energía de movimiento.
Ec=m x V
2
Ec = energía cinética., m = masa, v = velocidad
Ep=m x g x h
Ep = Energía potencial, m = masa, g = gravedad, h = altura
La unidad SI de la energía es el Joule (Julio), cuyo símbolo es J 1 J =1kg m
2
Astronomía:
El sol, la Luna y la Tierra son astros y se encuentran en constante movimiento en el espacio. Existen muchos astros en el espacio, a ellos se los llama cuerpos celestes.
Galileo Galilei fue un astrónomo que invento el telescopio y fue a partir de sus aportes que la ciencia cambió algunas ideas que la gente tenía acerca del universo. Tolomeo decía que la tierra era el centro del universo (teoría geocentrista) mientras que Nicolás Copérnico creyó que el centro del universo era el Sol (teoría Heliocentrista).
Dentro del vasto universo existen pequeños gigantes formados por millones de estrellas llamadas galaxias. También se conocen con el nombre de universos islas. La Vía Láctea es una galaxia de forma espiral. La tierra y todo el Sistema Solar se encuentran en esta galaxia.
Las distancias en el espacio son muy grandes, por lo que se miden es años luz; un año luz es la distancia que recorre la luz a 300 000 km por segundo. Para distancias menores se puede utilizar las unidades astronómicas (UA); una unidad astronómica es la distancia promedio entre la tierra y el sol, es decir 150 millones de kilómetros.
Rotación y Traslación:
Los astros realizan entre otros, dos movimientos principales llamados rotación y traslación:
La rotación es el movimiento que hace la Tierra sobre su propio eje. Durante 24 horas.
La traslación es el
movimiento que realizan los astros alrededor del Sol, siguiendo un camino llamado órbita.
También el Sol posee movimientos de rotación (sobre sí mismo) y traslación (alrededor del centro de la galaxia).
¿Cómo surgió el Universo?
George Smoot, propone la teoría del Big-bang dice que el cosmos se originó desde hace unos 15000 millones de años a partir de una pequeñísima partícula que condensaba en ella misma toda la energía del universo. Esta teoría explica que luego de la explosión toda la materia se expandió a los confines del universo, formándose nebulosas de polvo y estas uniéndose en los distintos astros conocidos.
Existen teorías que indican que el universo continúa en expansión, mientras que otras teorías dicen que la expansión del universo se da en ciclos, por lo cual existen ciclos donde el universo se contrae hasta formar esa pequeña partícula nuevamente.
El sistema solar, características y componentes.
La primera descripción casi exacta de nuestro sistema planetario se debe a Nicolás Copérnico en el siglo XVI. Tiempo después, Johannes
Kepler descubrió las leyes que rigen las órbitas que siguen los planetas. Luego Isaac Newton formulo el principio de la Gravitación Universal.
El primer nombre que se le dio a los planetas fue el de “errantes”, ya que al observar el cielo nocturno día a día son los que se observan “moviéndose” en el cielo nocturno. Se conocen con muchos detalles ocho planetas que describen su órbita alrededor del Sol y que en orden creciente de distancia al Sol son: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Existe también gran cantidad de pequeños cuerpos llamados asteroides que se encuentran entre las orbitas de Marte y Júpiter. Los planetas Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno fueron los primeros en ser conocidos.
Las leyes de Kepler y su relación con el movimiento de los planetas.
Johannes Kepler, pudo establecer las tres leyes denominadas las leyes del movimiento planetario.
La primera ley de Kepler establece que los planetas se mueven en orbitas elípticas, con el sol en uno de sus focos.
La segunda ley de Kepler establece que la recta que une al planeta con el sol recorre áreas iguales en tiempos iguales.
La tercera ley establece que entre más lejos esté el planeta del Sol, más tardara en realizar el movimiento de rotación.
V1 > V2 El Sol
Su diámetro es de 1 392 000 km, lo que equivale a 109 veces el de la tierra; su velocidad es 1 301 206 veces mayor y su masa es una 330 000 veces la nuestra. Se encuentra en estado de plasma, que es gas ionizado. La temperatura en su periferia se aproxima a los 6000 °C, hasta llegar a unos 25 millones de °C en el núcleo.
Estructura. Se ha dividido en: Núcleo, zona de radiación, Fotosfera, capa inversora, cromosfera, protuberancias, corona solar.
La Luna La Luna, nuestro único satélite natural. ¿Cómo se formó la Luna?
Una teoría señala que la Luna, se formó según los siguientes pasos:
1. Colisión cósmica. Un cuerpo grande impacto sobre la Tierra (inmediatamente después de haberse formado el Sistema Solar).
2. Impacto ardiente. Una colisión a gran velocidad fundió el manto de la Tierra: las rocas de baja densidad fueron expulsadas de la superficie.
3. Anillo de fragmentos. La gravedad de la Tierra atrajo el polvo y gas que dispersos de la colisión. Los restos se establecieron en anillos que giraban en órbitas.
4. Formación de la Luna. Las fuerzas gravitacionales arrastraron los fragmentos del anillo, hasta juntarlos, formando planetesimales que se fundieron en la protoluna.
No tiene agua ni atmosfera, esto provoca que tenga temperaturas tan extremas (día 107°C, noche -153 °C). LA fuerza de gravedad de la Luna es 6 veces menor que la del planeta Tierra; por lo que nuestro peso es 6 veces menor en la Luna.
La Luna realiza su movimiento de rotación sobre su propio eje en 27 días, 7 horas, 43 minutos y 11,6 segundos. Aparte de este movimiento presenta dos más; el movimiento de revolución, el cual realiza alrededor de la tierra y lo hace en 29 días y medio; y el movimiento de traslación se realiza alrededor de Sol, acompañando a la tierra.
Cuando la Luna se encuentra entre la Tierra y el Sol, la Luz solar no ilumina el satélite, por eso no podemos ver la Luna, esta fase se llama Luna Nueva. Al seguir moviéndose, la luz del Sol alcanza una pequeña parte de la superficie lunar y la porción iluminada aumenta, hasta llegar al primer cuarto, en el que aparece iluminada la mitad de la luna, se le llama Cuarto Creciente.
Cuando el Sol y la Luna parecen forma una línea recta a ambos lados de la Tierra, la Luna parece iluminada por los rayos solares y llamamos Luna Llena. A partir de esta fase, la Luna comienza a reducir su porción iluminada, hasta que una semana después, solo aparece brillando parte de ella y se le denomina Cuarto Menguante, luego se trasforma en la Luna Nueva.
Eclipses
Por la combinación del movimiento de los tres astros Luna, Sol y Tierra. Los eclipses solo pueden producirse cuando nuestro satélite se encuentra en fase de Luna Llena o Luna Nueva. Un eclipse de Luna se produce cuando la Luna entra total o parcialmente en el cono de sombra que la tierra proyecta desde su posición intermedia. Esto producirá un eclipse total o parcial. Tiene una duración de unos 10 min.
Composición de la Luna.
En 1969 en la nave Apolo el astronauta Neil Armstrong, camino sobre la Luna.
Se divide en tres partes: corteza, manto, núcleo. Las mareas.
Las mareas son movimientos alternativos y cíclicos de ascenso y descenso del nivel del agua, originados por la influencia gravitatoria de la Luna, aunque el Sol también ayuda.
Los seres humanos nos aprovechamos y los pescadores salen del puerto cuando la marea está alta.
Las mareas se originan por la atracción gravitatoria de un cuerpo masivo sobre otro. Las mareas en los océanos se dan por la atracción de la Luna y el Sol.
Cuando la marea está alta se le conoce con el nombre de pleamar y cuando está baja se denomina bajamar.
Otros Cuerpos Celestes Cometas:
Son de origen
desconocido, están formados por una cabeza brillante y una cola, sus órbitas alrededor del Sol son muy largas. Su cola siempre se orienta en la dirección
opuesta al Sol.
Su cabeza contiene un núcleo, que es un disco luminoso. La cabellera o cola en una nebulosidad rodeando al núcleo rodeada por una corona de hidrógeno.
Meteoros o estrellas fugases:
Son pequeñas partículas de material que atraviesan la atmósfera terrestre volatilizándose. Son fragmentos de materia o meteoritos que proceden del espacio interplanetario y pueden ser atraídos por la gravedad del planeta.
Estrellas:
Son cuerpos gaseosos y esféricos, compuestas principalmente por hidrógeno en sus regiones centrales. En su núcleo se generan reacciones nucleares que producen una gran cantidad de energía que es emitida en el espacio.
En la antigüedad las estrellas más grandes se les asignaron un nombre propio que conservan hasta ahora, hoy en día se utilizan números para indicar cada una de las estrellas.
Existen diferentes colores de las estrellas, cada color se le indica una letra para clasificarlas, y dependiendo del color se puede determinar la temperatura de la misma, por ejemplo las estrellas azules son las más calientes. Otra clasificación de estrellas es por su brillo, se clasifican del 1 al 6.
Tenemos además otros tipos de estrellas particulares: las novas, las supernovas, los pulsares y los agujeros negros.
Novas: estrellas que han llegado a la mitad de su vida y son gigantes rojas, estas expulsan mucho gas caliente al espacio y produce una gran cantidad de luz en un tiempo muy corto lo que las hace visibles como si fueran estrellas nuevas.
Supernovas: son novas de mucho mayor tamaño, por lo que liberan mucha mayor cantidad de gases y mucha mayor luz.
Pulsares: son estrellas que generan pulsos de ondas de radio. Agujeros negros: son estrellas que han llegado al final de la vida y colapsan sobre sí mismas, formando una zona de mucha densidad y una fuerza de gravedad enorme, por la cual cualquier cosa que viaje cerca de ellas es atraída y no puede escapar, incluso los rayos luminosos son atrapados por estos.
Conformaciones estelares:
Las estrellas las encontramos formando cúmulos y nebulosas: Cúmulos: son grupos estelares que parecen estar muy cerca. Nebulosas: grandes nubes cósmicas de gases y polvo que resplandecen por lo general por las estrellas que contienen.
La Tierra
Es el tercer planeta de nuestro sistema solar, se encuentra a la distancia idónea desde el sol que permite que el agua esté en estado líquido, lo cual permite la vida en el planeta.
La atmósfera
La atmosfera corresponde a la capa gaseosa que envuelve a la Tierra. También la llamamos aire. Es transparente e impalpable. El aire puro se caracteriza por no tener sabor, olor ni color.
La atmosfera de la tierra está compuesta principalmente por nitrógeno en tres cuartas partes y por oxígeno en una quinta parte, lo que provoca el color azul que vemos.
Capas de la atmósfera:
La atmosfera puede dividirse según su estructura química, su estructura electromagnética o su temperatura.
Te m p e ra tu ra
Troposfera Capa más cercana a la superficie terrestre, es el aire que nos
rodea Estratosfer
a A unos 12 km sobre el suelo hasta unos 50 km de altura. Latemperatura aumenta un poco
Mesosfera Va desde los 50 km hasta los 80 km. Las temperaturas
disminuyen rápidamente hasta -100°C
Termosfera A partir de los 80 km. La temperatura cambia con la actividad
solar. La temperatura puede llegar a 1500 °C (esta zona incluye la ionosfera). E s tr u c tu ra Q u ím ic a
Homosfera Se encuentra entre 0 km a 90 km. Aquí el aire se mueve y
renueva constantemente.
Heterosfera Se encuentra entre 90 km y 1400 km. Predominan gases
ligeros: hidrogeno, nitrógeno, y helio.
Exosfera Es la capa más externa de la atmosfera, el aire es muy escaso.
A partir de esta capa los satélites se desplazan.
E
s
tr
u
c
tu Ionosfera Se encuentra entre los 60 hm y 600 km. Está conformada por
partículas cargadas de electricidad. Es muy útil en la radiocomunicación.
ra e le c tr o m a g n é ti c a Magnetosfera
Es la zona con mayor influencia en el magnetismo terrestre. Y