Tema #6 fisica LAS LEYES DE NEWTON
Son las tres leyes básicas de la Dinámica que regulan las condiciones por las que un cuerpo esta en movimiento, ya se rectilíneo o curvilíneo, uniforme o acelerado, o se encuentre en reposo.
1° Ley: Principio de Inercia
Cuando un cuerpo está en movimiento rectilíneo uniforme o en reposo es porque bien no actúa ninguna fuerza o la resultante de todas ellas es cero, ∑ = 0
Para que un móvil describa un movimiento rectilíneo y uniforme, no es necesario que actué ninguna fuerza sobre el. Si existiera una fuerza se produciría una aceleración en el cuerpo. Inercia.- Propiedad de los cuerpos que consiste en la tendencia a permanecer en reposo o en movimiento rectilíneo y uniforme. A mayor masa, mas inercia; es decir, más dificultad en sacar del estado de equilibrio a los cuerpos, ya sea para pararlos como para ponerlos en movimiento. 2° Ley: Principio Fundamental
Al aplicar una fuerza sobre un cuerpo, la aceleración obtenida es directamente proporcional a la fuerza aplicada. ∑ = ∗ , siendo la masa constante de proporcionalidad y una forma de medida de la inercia del cuerpo a moverse. Si son varias las fuerzas que intervienen, la fuerza resultante R = ∑ F proporciona la aceleración del cuerpo.
3° Ley: Principio de Acción y Reacción
Cuando un cuerpo A realiza una fuerza sobre otro B, este responde con otra fuerza de la misma dirección y valor numérico pero de sentido contrario. La aceleración que adquiera cada cuerpo es inversamente proporcional a la propia masa.
Ejemplos de aplicación de los principios de Newton
1.- En un ascensor el cable ejerce una fuerza sobre la cabina y los ocupantes, tal que contrarreste el peso del conjunto y que inicie la ascensión con una aceleración de 50cm/s2.
Si la masa del ascensor y de los ocupantes es de 500 kg, su peso será de 500kg * 9,8 m/s2 = 4,900 N,
Por tanto:
F – Peso = m * a → F = 4.900 N + 500 Kg * 0,5 m/s2 = 5.150 N
2.- Una vez que el ascensor ha arrancado, se mantiene la velocidad de subida constante, la fuerza del cable será menor ya que solo tendrá que vencer el peso:
Tema # 7 fisica MOVIMIENTO DE UNA FUERZA
FUERZAS PARALELAS
Un cuerpo sobre el que actúan fuerzas concurrentes esta en equilibrio, cuando la resultante de todas ellas es cero.
El equilibrio puede ser:
Estático. Si el cuerpo permanece en reposo.
Dinámico. Si el cuerpo se encuentra en movimiento rectilíneo y uniforme (velocidad constante en modulo y en dirección).
Ejemplos de equilibrio:
- El peso del libro se contrarresta por la fuerza que hace la mano.
- El peso de la chica es contrarrestado por la resistencia que hace el banco. - El peso de la lámpara es neutralizado por la fuerza que hace el techo. - Las fuerzas respectivas se anulan.
Para equilibrar un sistema de fuerzas basta con añadir una fuerza de igual dirección y modulo que la resultante pero de sentido contrario, así se contrarresta el sistema.
Momento de una fuerza. Magnitud que relaciona la fuerza aplicada sobre un cuerpo con el giro realizado. Se expresa así:
Momento de una fuerza = Fuerza * distancia perpendicular desde la fuerza al punto de giro M = F * d
Fuerzas paralelas. La resultante de un sistema de dos fuerzas paralelas, F1 y F2, tiene las siguientes características:
Si tienen el mismo sentido:
- Tiene un valor numérico igual a la suma de las dos fuerzas. - Del mismo sentido que las dos fuerzas.
- El punto de aplicación se encuentra en un punto O intermedio tal que se cumpla: momnto de la fuerza F1 igual a momento de la fuerza F2 → F1 * d1 = F2 * d2
Si son de sentido contrario:
- El valor numérico es igual a la diferencia entre la fuerza mayor y la menor. - El sentido corresponde al de la fuerza mayor.
- El punto de aplicación se encuentra en un punto exterior O tal que se cumpla: momento de la fuerza F2 igual a momento de la fuerza F1 → F2 * d2 = F1 * d1
Equilibrio de rotación. Un sistema de fuerzas paralelas del mismo sentido esta en equilibrio cuando no existe ni movimiento de traslación ni de rotación. Esto se consigue contrarrestando la resultante aplicando una fuerza del mismo valor numérico en su punto de aplicación, pero de sentido contrario.
Se ha de cumplir:
M1 = M2 F1 * d1 = F2 * d2
Par de fuerzas. Se denomina par de fuerzas a un sistema de dos fuerzas paralelas de sentido contrario y de igual modulo, cuyo efecto es provocar un movimiento giratorio en el cuerpo en el que se aplica. La resultante es nula y, por tanto, no hay movimientos rectilíneos, solo rotación.
Tema #5 quimica LEYES VOLUMETRICAS
Propiedades del Estado Gaseoso.- Los gases se caracterizan porque no tienen forma ni volumen propio, la forma lo adquieren de acuerdo al recipiente que lo contiene, y el volumen es id. Es necesario conocer los conceptos de:
Volumen.- Se llama volumen al espacio acuerdo con un cuerpo, sus unidades son: [L], [ml], [cc]=[cm3].
Presión.- La presión es la fuerza ejercida sobre un determinado área sus unidades son: [atm], [mmHg], [lib/pulg3].
La unidad de la Plata 760 [mmHg] = 1[atm] Si es el pascal “Pa”
- La presión debido a una columna de liquido es: P = n * s * g la presión es el producto de la columna, por la densidad del liquido por gravedad.
N la presión de los gases pueden distinguirse tres clases de presiones.
a) Presión atmosférica o presión barométrica [P.G.]. Es aquella que ejerce la masa gaseosa que rodea a la tierra, esta presión varia con la altitud y se mide con barómetro.
1 [at] = 760 [mmHg] o 760 [Torr] 1 [at] = 14,7 [lbf/pulg2]
1 [at] = 10,33 [m] H2O = 29,9 [pulg] H2O 1 [at] = 1,033 [Kg/cm2]
1 [at] = 101,3x103 [N/m2] 1 [at] = 101,3 [Kpa]
b) Presión Manométrica o Presión Relativa [Pm]. Es la diferencia de presiones que existe entre la presión de un gas cerrado y la presión del medio ambiente y se mide con “manómetro”.
La [p] del tanque es mayor que la atmoferica, la diferencia es la presión manométrica. c) Presión absoluta “P.a.”.- Es la presión total de un gas que está en un recipiente. La [P.a.]
igual a la suma de las presione manométricas y barométricas. Pa = Pm + Pb
Temperatura.- “Es el grado de nivel termino perceptible por nuestros sentidos” Se define asi: “La medida del flujo de calor de cuerpo”, las temperaturas se miden con termómetros relativos: °C o °F y en los cálculos siempre se debe emplear las temperaturas absolutas °K y °R.
Temperatura Normal. Se llama así a la temperatura de fusión del hielo 0°C ó 32 °F ó 273 °K ó 492 °R
Relaciones ° 5 = ° 4 = ° −32 9 = ° −273 5 = ° −492 9 Tema N° 6 QUIMICA
LEYES DE LOS GASES
Estas leyes relacionan el volumen, presión y temperatura debido a los cambios que sufren. Ley general de los gases.- Se ha comprobado experimentalmente que el producto de la P1 V1 presión absoluta por su volumen, dividido entre su temperatura absoluta es constante.
P1 V1
1
=
P2 V2
2
1.- LEY DE BOYLE Y MARIOTE.- “La temperatura constante, el producto de la presión por el volumen inicial, e igual al producto de la presión por el volumen final”. Este proceso se llama (isometrico).
2.- LEY DE CHARLES.- “La presión constante, los volúmenes de un gas son proporcionales a sus temperaturas absolutas”. Este proceso se llama (Isométrico).
3.- LEY DE GAY – LUSSAC.- “A volumen constante, la presiones son directamente proporcionales a las temperaturas absolutas”. Este proceso se llama (Isométrico o Isocoro).
DENSIDAD DE LOS GASES.- “Densidad es la masa que contiene una unidad de volumen a determinadas condiciones”.
DENSIDAD RELATIVA.- Es el resultado de la comparación de dos densidades absolutas
= LEY COMBINADA DE LOS GASES.
BOYLE MARIOTE Y CHARLES GAY – LUSSAC.- En las anteriores leyes uno de los prametros se mantenía constante.
“Los volúmenes ocupados por una masa gaseosa son directamente proporcionales a las temperaturas absolutas e inversamente proporcionales a las presiones que lo soportan”.
P1 V1
1
=
P2 V2
2
MEZCLA DE GASES – LEY DE DALTON O PRESIONES PARCIALES.- Todas las leyes tratadas
anteriormente es: Cuando un solo gas se encuenra dentro de un recipiente, explicaremos ahora cuando en un recipiente, se encuentran dos o mas gases, a lo que se llama mezcla de gases. La ley de las presiones parciales de Dalton establece que “La presión total de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales”, entendiéndose por presiones parciales, la presión que ejerce cada componente como si estuviese solo en el recipiente o en el volumen total.
PT = PH2 + PH2
PT = 100 [mmHg] + 300 [mmHg] = 400 [mmHg] PT = P1 + P2 + P3 + ……. PN
DIFUSION Y EFUSION DE LOS GASES.-
LEY DE GRAHAM.- Difusion es cuando dos o mas gases, tienden a distribuirse uniformemente en el espacio total encerrado formado una mezcla, la difusión de los gases ocurre aun a través de materials porosos.
Efusión.- Es cuando los gases pasen a través de orificios o agujeros.
LEY DE GRAHAMAN.- Graham encontró que los gases livianos muestran una tendencia más marcada a difundir, comparada con los más pesados, estableciendo así que la velocidad de
difusión de un gas a través de otro es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la densidad del gas.
2 √ 2 = K 1 √ 1 = 2 √ 2 1 2= √ 2 √ 1 1 2= √ 2 √ 1= √ 2 √ 1
Los tiempos están en relación directa a las raíces cuadradas de sus densidades o pesos moleculares. 1 2= √ 1 √ 2= √ 1 √ 2 Tema N° 7
ECUACION GENERAL DE LOS GASES ECUACION DE ESTADO
La ecuación de estado es llamado también ecuación de “Chapeyson” deduciremos a partir de la ecuación general.
=
En honor al físico – químico francés Victor Regnault (1810 -1878) esta constante se denomina “R”. Ejemplo: para condiciones iniciales supongamos, 1[mol] de gas en condiciones normales, es decir, Vo = 22,4 [lil], Po = 1[atm], To =273 °K. Todos ellos representan valores constantes, por lo tanto su consiente será, también constante, que se representa “R” constante general de los gases:
=
=
Para 1 mol, pero como en la To mayor parte de los casos el numero de moles de un gas será diferente de 1 y la ecuación toma forma: PV = n RT
Otras formas de ecuación de estado.- De los gases si llamamos “m” el peso del gas y “PM” su peso molecular, el numero de moles “n” esta dado por la expresión.
Reemplazamos en: =
Si despejamos: = ∗
= ∗ ∗
Como calculamos R: Utilizando la ecuación de estado de los gases y las unidades dependen en que se mide Vo, Po, To.
P V = n R T n R T = P V<az< R = P V/ n T R = P V / n T = = 1[ ]∗22,4[ ] 1[ ]∗273 ° = 0,082 [ − ] [ −° ] = = 760[ ]∗22,4[ ] 1[ ]∗273 ° = 62,35[ − ] [ −° ] Otros valores: = 1,9872 [ ] [ −° ] = 8,3144 [ ] [ −° ]
Problemas de aplicación de gases:
Ejemplo: calcular la diferencia de presiones en la superficie y en fondo de una vasija de 1[m] de altura, llena de a) agua, b) mercurio, el aceite .
Solución: dH20 = 1[g/cm3] dHg = 13,9 [g/cm3]
dAceite = 0,7 [g/cm3] P h = h * s * g
P h = 1[m] * 1[g/cm3] * 9,8 [m/s2] P h = 1[m] * 105Kg * 9,8 [m/s2]
Ejemplo: Un gas a una presión de 800[torr] ocupa un volumen de 200[ml]. Calcular el volumen que ocupara el mismo gas a 760[torr]
Datos: P1 = 800[torr] P2 = 765[torr] V1 = 200[ml] V2= ? Solución P1 V1 = P2 V2 2 = 1 1 2 2 = 800[ ]∗ 200[ ] 765[ ] 2 = 160000[ ] 765 2 = 209, 1[ ] 1[ ] 1000[ ] 2 = 0,209[ ]
