MOVIMIENTO

Se dice que un cuerpo se mueve cuando cambia su posición respecto de la de otros supuestos elementos fijos, o que se toman como referencia para tal fin.

El movimiento es, por tanto, un cambio de posición que se manifiesta con el tiempo.

El carácter relativo del movimiento

De acuerdo con la anterior definición, para estudiar unmovimiento es preciso fijar previamente la posición del observador que contempla dicho movimiento. En física hablar de un observador equivale a situarlo fijo con respecto al objeto o conjunto de objetos que definen el sistema de referencia. Es posible que un mismo cuerpo esté en reposo para un observador -o visto desde un sistema de referencia determinado- y en movimiento para otro.

Así, un pasajero sentado en el interior de un avión que despega estará en reposo respecto del propio avión y en movimiento respecto de la pista de aterrizaje. Una bola que rueda por el suelo de un vagón de un tren en marcha, describirá movimientos de características diferentes según sea observado desde el andén o desde uno de los asientos de su interior.

El estado de reposo o de movimiento de un cuerpo no es, por tanto, absoluto o independiente de la situación del observador, sino relativo, es decir, depende del sistema de referencia desde el que se observe.

El concepto de cinemática

Es posible estudiar el movimiento de dos maneras:

a) describiéndolo, a partir de ciertas magnitudes físicas, a saber: posición, velocidad y aceleración (cinemática);
b) analizando las causas que originan dicho movimiento (dinámica).

En el primer caso se estudia cómo se mueve un cuerpo, mientras que en el segundo se considera el porqué se mueve.

La cinemática es la parte de la física que estudia cómo se mueven los cuerpos sin pretender explicar las causas que originan dichos movimientos.

El concepto de trayectoria

Para simplificar el estudio del movimiento, representaremos a los cuerpos móviles por puntos geométricos, olvidándonos, por el momento, de su forma y tamaño.

Se llama trayectoria a la línea que describe el punto que representa al cuerpo en movimiento, conforme va ocupando posiciones sucesivas a lo largo del tiempo. La estela que deja en el cielo un avión a reacción o los raíles de una línea de ferrocarril son representaciones aproximadas de esa línea imaginaria que se denomina trayectoria.

La trayectoria es la línea casi siempre imaginaria descrita por el cuerpo móvil a lo largo de su movimiento. Su forma permite una clasificación muy general en curvilíneos y rectilíneos.

Según sea la forma de su trayectoria los movimientos se clasifican en rectilíneos y curvilíneos. Un coche que recorra una calle recta describe un movimiento rectilíneo, mientras que cuando tome una curva o dé una vuelta a una plaza circular, describirá un movimiento curvilíneo.

MASA

La masa es una de las magnitudes fundamentales de la física.

La masa de una estrella

De hecho, muchos fenómenos de la naturaleza están, directa o indirectamente, asociados al concepto de masa.

Un primer acercamiento al concepto de masa se puede expresar al decir que “masa es la cantidad de materia que tiene un cuerpo”.

Entender esa afirmación requiere, sin embargo, conocer  el concepto demateria.

Los científicos suelen definir materia como todo aquello que posee inercia, y aquí aparece el concepto de inercia.

Por el momento, solamente diremos que un cuerpo tiene inercia si para modificar su estado, entiéndase como cambiar su movimiento, requiere de que sobre él se aplique una fuerza neta. Una fuerza que tenga un valor distinto de cero.

La fuerza aplicada a una masa.

Materia, entonces, al ser todo aquello que posee inercia, sería todo aquello que requiera una fuerza para detenerse o iniciar su movimiento…,  ahora aparece el concepto de fuerza.

Por lo visto, para hablar de materia, debemos referirnos, necesariamente, a otros conceptos, pues bien, sigamos con lo más básico entonces.

Una porción de materia, que también vendría a ser una porción de masa, se puede reducir a la más pequeña de sus partículas que la componen, y nos encontraríamos con los átomos. Los átomos son, por el momento, la unidad de la materia. Una materia o una masa cualquiera es –al final de cuentas– una cierta cantidad de átomos (muchos átomos con toda seguridad).

A modo de curiosidad: una persona de 70 kg de masa tendría, aproximadamente: 3,41 x 10²⁸ electrones, 3,41 x 10²⁸ protones y 7,76 x 10²⁷ neutrones.

Ahora, la materia más común que nos rodea está formada por al menos dos tipos de materiales diferentes, que combinados dan origen a una mezcla. Por ejemplo, en la etiqueta de una camisa podemos leer que la tela tiene 70 por ciento y  30 por ciento poliéster. Ahí tenemos una mezcla.

Hombre promedio: 70 kilogramos de masa.

Las mezclas pueden ser homogéneas o heterogéneas. Si la materia de la mezcla no está distribuida uniformemente, la mezcla es heterogénea, y si está distribuida uniformemente entonces es una mezcla homogénea.

Una mezcla homogénea puede ser de dos tipos: homogénea propiamente tal, si está compuesta por al menos dos materiales en una distribución uniforme o, una sustancia si la materia que compone a la mezcla es la misma en todas sus partes, en este caso la materia es pura en la naturaleza y ésta puede ser: un compuesto, formado por dos o más tipos de átomos o un elemento, formada por un solo tipo de elemento (corresponde a una materia formada por algún elemento químico, de esos que están en la Tabla Periódica).

Como ven, entender el concepto de masa, no es tan simple, requiere más conocimientos para ser rigurosamente precisos.

Pero, si pensamos que el concepto de masa se va a enseñar a niños pequeños, que les falta aún madurez para su formación intelectual, entonces debemos hacer algunos supuestos y pasar por alto algunas cosas.

Todas las cosas son masa.

A partir de ejemplos de masa podemos llegar. ¿Qué es masa?...  casi todas las cosas que nos rodean son masas, algunas masas se pueden ver y otras no se pueden ver.

Una piedra o un ladrillo o una persona,  las podemos ver y son masas, el aire no lo podemos ver pero está compuesto de masa, masa compuesta de partículas materiales muy pequeñas, que son imposibles de ver si no usamos un microscopio bien poderoso.

La masa se mide en kilogramos ¿y el peso?

La unidad de medida de masa es el kilogramo, también se usa el gramo, donde un gramo es la milésima parte de un kilogramo (1 gr = 0,001 kg).

En las transformaciones en el universo como traspasos, transporte, transferencia de materia la masa involucrada permanece constante.

La masa es una magnitud medible, la materia aparte de ser algo concreto también se puede expresar como una explicación cualitativa de un cuerpo cualquiera.

Podemos decir características de una materia, por ejemplo, podemos decir que en la naturaleza se encuentra en tres estados posibles, visibles o “sensorialmente” captables: sólido, líquido y gas.

Una materia puede ser dúctil, flexible, rígida, etc., puede ser salada, dulce, etc.

La masa es la medida, en kilogramos o gramos e incluso toneladas, de una cierta cantidad de materia. 1 kilogramo de pan, por ejemplo.

Energía por temperatura

Energía Termoeléctrica

Concepto             A diferencia de la térmica habitual, la termoeléctrica –o térmica de alta temperatura– agrupa un conjunto de tecnologías orientadas a producir electricidad y no calor. Se trata de un sistema de producción eléctrica muy nuevo que se halla en los inicios de su posible desarrollo comercial y que todavía opera de un modo prácticamente experimental. Orígenes             Son lejanos en el tiempo, pues su primera aplicación data de 1860, fecha en que se logró convertir vino en coñac gracias a la destilación solar. Básicamente, consiste en concentrar la luz solar mediante espejos (helióstatos), cilindros o discos parabólicos para alcanzar altas temperaturas (más de 400 º C), que se utiliza para generar vapor y activar una turbina que produzca electricidad. Claves: • Elevada radiación directa. • Régimen económico que permite la viabilidad de los proyectos mediante tarifas reguladas y primas a la producción de energía. • Apoyo de la PSA (Plataforma Solar de Almería). Centro puntero en innovación de esta tecnología solar. • Experiencia en la ejecución de proyectos. • Industria específica del sector en proceso de implantación. • Planes específicos para el desarrollo de proyectos innovadores. • Más de 2000 MW inscritos de forma provisional en el Registro de Instalaciones de Producción de Energía Eléctrica en el Régimen Especial.             Las primas son las siguientes (subgrupo b.1.2: instalaciones que utilizan únicamente procesos térmicos para la transformación de la energía solar, como energía primaria): Si venden a la distribuidora: Tarifa: regulada: 26,9375 c€/KWh (primeros 25 años desde su puesta en servicio) y 21,5498 c€/KWh ( a partir de entonces) Si venden al mercado: Prima: 25,4000 c€/KWh (primeros 25 años desde su puesta en servicio) y 20,3200 c€/KWh ( a partir de entonces)                                          Limite superior: 34,3976 c€/KWh                                          Limite inferior: 25,4038 c€/KWh             Los límites son para la suma del precio horario del mercado diario, más la prima de referencia. Es decir, la prima a recibir en cada hora queda acotada entre estos valores. Objetivo de potencia instalada: 500 MW.             Actualmente, mes de octubre (según informe CNE -mes de octubre), únicamente hay 11 MW de potencia instalada en España.          En el ámbito de la investigación, destaca la Plataforma Solar de Almería, como único centro con experiencia en proyectos termoeléctricos de alta temperatura. La energía solar termoeléctrica se clasifica en: SISTEMAS DE MEDIA TEMPERATURA. Desarrolladas a nivel comercial. Corresponden a centrales con colectores cilindro-parabólicos. SISTEMAS DE ALTA TEMPERATURA. Se realizan mediante centrales de torre y centrales de generadores disco parabólicos colectores cilindro-parabólicos: Centrales de torre: Formado por un campo de helióstatos que, mediante el seguimiento solar en dos ejes, reflejan la radiación sobre un intercambiador de calor situado en la parte superior de una torre central. Generadores disco parabólicos: Un conjunto de espejos que forman una figura disco-parabólica que siguen al sol en dos ejes con gran precisión y en cuyo foco se dispone el receptor solar, en el que se calienta el fluido (700ºC). Ese vapor produce electricidad. Aspectos Ambientales La gran ventaja medioambiental:              Generar electricidad de la misma forma que las centrales convencionales, pero utilizando la radiación solar concentrada.             Se trata de una tecnología que puede producir grandes cantidades de energía sin impactos en el medio físico, ni sobre los suelos, ni sobre la calidad del aire. Repercusiones: Efecto visual / Ocupación de terrenos. Importante: Reversibilidad.

Energía por calor

Otro método de producir electricidad es mediante calor aplicado a la unión o junta de dos metales distintos (par térmico), por ejemplo cobre y hierro.

Este fenómeno se puede demostrar retorciendo entres si dos hilos, uno de cobre y otro de hierro, y calentando esta unión. Si se conecta un voltímetro entre los extremos fríos indicará que la corriente fluye a través de los dos hilos.

La corriente suministrada por un par térmico es muy pequeña, pero resulta práctica para su uso en dispositivos sensores de temperatura de precisión.

Características del par térmico

Cuando un hilo de metal, tal como el cobre, se calienta por un extremo, los electrones tienden a moverse desde el lado caliente hacia el más frío. Esto sucede en la mayoría de los metales. Sin embargo, en algunos, tales como el hierro, sucede lo contrario, es decir, los electrones tienden a moverse del lado frío al más caliente.

A una unión de este tipo se le denomina par térmico, termopar o termocupla, y puede producir electricidad tanto tiempo como se le esté aplicando calor. Aunque dos hilos trenzados forman un par térmico, es mucho más eficiente uno construido con dos piezas de metal remachadas o embutidas una en la otra.

Calentando las uniones de dos metales distintos se produce una fuerza electromotriz entre sus extremos fríos

Los pares térmicos tienen más capacidad de producción de energía que los cristales, pero es todavía muy pequeña si se la compara con la que aportan otras fuentes de energía. El voltaje termoeléctrico depende, principalmente, de la diferencia de temperatura entre la junta y los extremos opuestos de los dos hilos; a mayor diferencia de temperatura mayor será el voltaje obtenido.

Aplicaciones del par térmico

Los pares térmicos son ampliamente utilizados para medir temperaturas, y como sensores en el control automático de temperatura de los equipos electrónicos. El controlador de temperatura del motor de un coche es un ejemplo del uso práctico del par térmico.

Generalmente se usan pares térmicos para medir temperaturas cuando son muy altas, y en donde son inviables los termómetros ordinarios de mercurio o alcohol. Otro ejemplo de empleo del par térmico son los termómetros electrónicos para medir la temperatura corporal, o los utilizados en la cocina profesional.

La energía

1. Concepto de energía

La energía es la capacidad de los cuerpos para realizar un trabajo y producir cambios en ellos mismos o en otros cuerpos. Es decir, la energía es la capacidad de hacer funcionar las cosas.

La unidad de medida que utilizamos para cuantificar la energía es el Joule (J).

2. Propiedades de la energía

La energía tiene 4 propiedades básicas:

• Se transforma. La energía no se crea, sino que se transforma, siendo durante esta transformación cuando se ponen de manifiesto las diferentes formas de energía.
• Se conserva. Al final de cualquier proceso de transformación energética nunca puede haber más o menos energía que la que había al principio, siempre se mantiene. La energía no se destruye.
• Se transfiere. La energía pasa de un cuerpo a otro en forma de calor, ondas o trabajo.
• Se degrada. Solo una parte de la energía transformada es capaz de producir trabajo y la otra se pierde en forma de calor o ruido (vibraciones mecánicas no deseadas).

  Energía Potencial

  

  La energía potencial es el tipo de energía mecánica asociada a la posición o configuración de un objeto. Podemos pensar en la energía potencial como la energía almacenada en el objeto debido a su posición y que se puede transformar en energía cinética o trabajo. El concepto energía potencial, U, se asocia con las llamadas fuerzas conservadoras. Cuando una fuerza conservadora, como la fuerza de gravedad, actúa en un sistema u objeto; la energía cinética ganada (o perdida) por el sistema es compensada por una perdida (o ganancia) de una cantidad igual de energía potencial. Esto ocurre según los elementos del sistema u objeto cambia de posición.
  
  Una fuerza es conservadora si el trabajo realizado por ésta en un objeto es independiente de la ruta que sigue el objeto en su desplazamiento entre dos puntos. Otras fuerzas conservadoras son: la fuerza electrostática y la fuerza de restauración de un resorte.
  
  Considera una pelota cayendo. La fuerza de gravedad realiza trabajo en la pelota. Como la dirección de la fuerza de gravedad es dirección del desplazamiento de la pelota, el trabajo realizado por la gravedad es positivo. El que el trabajo sea positivo significa que la energía cinética aumentará según la pelota cae. Es decir, la velocidad de la pelota aumentará.
  
  Según la energía cinética aumenta, la ganancia debe ser compensada por una perdida de una cantidad igual en energía potencial. Es decir, según la pelota cae, la energía cinética aumenta mientras que la energía potencial disminuye.
  
  Se define la energía potencial como:
  

  U = mgh

  
  Donde m es la masa del objeto, g es la aceleración de gravedad y h es la altura del objeto. Así que según la pelota cae, su energía potencial disminuye por virtud de la reducción en la altura.
• La Energía Cinética                                                                                                                                                            Cuando un cuerpo está en movimiento posee energía cinética ya que al chocar contra otro puede moverlo y, por lo tanto, producir un trabajo.
  Para que un cuerpo adquiera energía cinética o de movimiento; es decir, para ponerlo en movimiento, es necesario aplicarle una fuerza. Cuanto mayor sea el tiempo que esté actuando dicha fuerza, mayor será la velocidad del cuerpo y, por lo tanto, su energía cinética será también mayor.
  Otro factor que influye en la energía cinética es la masa del cuerpo.
  Por ejemplo, si una bolita de vidrio de 5 gramos de masa avanza hacia nosotros a una velocidad de 2 km / h no se hará ningún esfuerzo por esquivarla. Sin embargo, si con esa misma velocidad avanza hacia nosotros un camión, no se podrá evitar la colisión.
  La fórmula que representa  la Energía Cinética es la siguiente:

  E c   =   1 / 2 •  m •  v 2

     E _c  = Energía cinética
     m  =  masa
      v  =  velocidad
  Cuando un cuerpo de masa  m  se mueve con una velocidad  v  posee una energía cinética que está dada por la fórmula escrita más arriba.
  En esta ecuación, debe haber concordancia entre las unidades empleadas. Todas ellas deben pertenecer al mismo sistema. En el Sistema Internacional (SI), la masa  m se mide en  kilogramo (kg) y  la velocidad  v en  metros partido por segundo ( m / s), con lo cual la energía cinética resulta medida en Joule ( J ).
• Trabajo
• En física, se entiende por trabajo a la cantidad de fuerza multiplicada por la distancia que recorre dicha fuerza. Esta puede ser aplicada a un punto imaginario o a un cuerpo para moverlo. Pero hay que tener en cuenta también, que la dirección de la fuerza puede o no coincidir con ladirección sobre la que se está moviendo el cuerpo. En caso de no coincidir, hay que tener en cuenta el ángulo que separa estas dos direcciones.
  T = F. d. Cosα
  Por lo tanto. El trabajo es igual al producto de la fuerza por la distancia y por el coseno del ángulo que existe entre la dirección de la fuerza y la dirección que recorre el punto o el objeto que se mueve.
  
  Sabemos que en Física se usan muchas unidades dependiendo de los sistemas utilizados. La magnitud Trabajo no es la excepción. Cuando la fuerza se mide en Newton (Sistema MKS) o Internacional, y la distancia en metros, el trabajo es medido en Joule (J). Otra unidad es el Kilogrametro (Kgm) que surge de medir la fuerza en Kgs f (Kilogramos fuerza) y distancia en metros. Otro mucho menos usado es el Ergio usado cuando se mide la distancia en centímetros y la fuerza en gramos fuerza.
• Por ejemplo, para levantar una caja hay que vencer una resistencia, el peso P del objeto, a lo largo de un camino, la altura d a la que se levanta la caja. El trabajo T realizado es el producto de la fuerza P por la distancia recorrida d.

  T = F · d                          Trabajo = Fuerza • Distancia

  Aquí debemos hacer una aclaración.
  Como vemos, y según la fórmula precedente, Trabajo es el producto (la multiplicación) de la distancia (d) (el desplazamiento) recorrida por un cuerpo por el valor de la fuerza (F) aplicada en esa distancia y es una magnitud escalar, que también se expresa enJoule (igual que la energía).
• La unidad de trabajo (en Joule) se obtiene multiplicando la unidad de fuerza (en Newton) por la unidad de longitud (en metro).

Bibliografía

http://www.endesaeduca.com/Endesa_educa/recursos-interactivos/conceptos-basicos/i.-la-energia-y-los-recursos-energeticos

http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Trabajo_concepto_fisica.html

Magnetismo

MAGNETISMO Existe en la naturaleza un mineral llamado magnetita o piedra imán que tiene la propiedad de atraer el hierro, el cobalto, el níquel y ciertas aleaciones de estos metales. Esta propiedad recibe el nombre de magnetismo.
Los imanes: Un imán es un material capaz de producir un campo magnético exterior y atraer el hierro (también puede atraer al cobalto y al níquel). Los imanes que manifiestan sus propiedades de forma permanente pueden ser naturales, como la magnetita (Fe3O4) o artificiales, obtenidos a partir de aleaciones de diferentes metales. Podemos decir que un imánpermanente es aquel que conserva el magnetismo después de haber sido imantado. Un imántemporal no conserva su magnetismo tras haber sido imantado. En un imán la capacidad de atracción es mayor en sus extremos o polos. Estos polos se denominan norte y sur, debido a que tienden a orientarse según los polos geográficos de la Tierra, que es un gigantesco imán natural. La región del espacio donde se pone de manifiesto la acción de un imán se llama campo magnético. Este campo se representa mediante líneas de fuerza, que son unas líneas imaginarias, cerradas, que van del polo norte al polo sur, por fuera del imán y en sentido contrario en el interior de éste; se representa con la letra B.
Desde hace tiempo es conocido que una corriente eléctrica genera un campo magnético a su alrededor. En el interior de la materia existen pequeñas corrientes cerradas debidas al movimiento de los electrones que contienen los átomos, cada una de ellas origina un microscópico imán o dipolo. Cuando estos pequeños imanes están orientados en todas direcciones sus efectos se anulan mutuamente y el material no presenta propiedades magnéticas; en cambio si todos los imanes se alinean actúan como un único imán y en ese caso decimos que la sustancia se ha magnetizado. Imantar un material es ordenar sus imanes atómicos. En la figura derecha se observa en primer lugar un material sin imantar y debajo un material imantado.
El magnetismo es producido por imanes naturales o artificiales. Además de su capacidad de atraer metales, tienen la propiedad de polaridad. Los imanes tienen dos polos magnéticos diferentes llamados Norte o Sur. Si enfrentamos los polos Sur de dos imanes estos se repelen, y si enfrentamos el polo sur de uno, con el polo norte de otro se atraen. Otra particularidad es que si los imanes se parten por la mitad, cada una de las partes tendrá los dos polos. Cuando se pasa una piedra imán por un pedazo de hierro, éste adquiere a su vez la capacidad de atraer otros pedazos de hierro. La atracción o repulsión entre dos polos magnéticos disminuye a medida que aumenta el cuadrado de la distancia entre ellos. Bibliografía http://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_fyq3/tema9/index9.htm

Electromagnetismo

Electromagnetismo

Rama de la física que estudia las relaciones entre la electricidad y el magnetismo, es decir, el campo magnético creado por la corriente eléctrica y el efecto de un campo magnético sobre una corriente eléctrica.

Dentro de esta rama se hallan, por el hecho de basarse en las leyes del electromagnetismo, la electrodinámica y la inducción electromagnética, que tratan, respectivamente, de las acciones ponderomotrí-ces entre las corrientes eléctricas y de las fuerzas electromotrices inducidas en un circuito por la variación del flujo electromagnético. Las leyes del electromagnetismo son la base del funcionamiento de los electroimanes de los motores eléctricos, las dinamos y los alternadores.

IMANES PERMANENTES

Cualquier tipo de imán, ya sea natural o artificial, posee dos polos perfectamente diferenciados: uno denominado polo norte y el otro denominado polo sur.

Todos los imanes tienen dos polos: uno norte (N) y otro sur (S).

Una de las características principales que distingue a los imanes es la fuerza de atracción o repulsión que ejercen sobre otros metales las líneas magnéticas que se forman entre sus polos.

Cuando enfrentamos dos o más imanes independientes y acercamos cada uno de ellos por sus extremos, si los polos que se enfrentan tienen diferente polaridad se atraen (por ejemplo, polo norte con polo sur), pero si las polaridades son las mismas  (polo norte con norte, o polo sur con sur), se rechazan.

Si enfrentamos dos imanes con polos diferentes se atraen, mientras que si los polos enfrentados son iguales, se repelen. Cuando aproximamos los polos de dos imanes, de inmediato se establecen un determinado número de líneas de fuerza magnéticas de atracción o de repulsión, que actúan directamente sobre los polos enfrentados. Las líneas de fuerza de atracción o repulsión que se establecen entre esos polos son invisibles, pero su existencia se puede comprobar visualmente si espolvoreamos limallas de hierro sobre un papel o cartulina y la colocamos encima de uno o más imanes.

Bibliografía
https://sites.google.com/site/timesolar/electricidad/electromagnetismo
http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_electromag/ke_electromag_1.htm
http://diccionario.motorgiga.com/diccionario/electromagnetismo-definicion-significado/gmx-niv15-con193965.htm