Fisica Energía
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0La presión (símbolo p)1 2 es una magnitud física que mide la proyección de la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar cómo se aplica una determinada fuerza resultante sobre una línea. En el Sistema Internacional de Unidades la presión se mide en una unidad derivada que se denomina pascal (Pa) que es equivalente a una fuerza total de unnewton (N) actuando uniformemente en un metro cuadrado (m²). En el Sistema Inglés la presión se mide en libra por pulgada cuadrada (pound per square inch o psi) que es equivalente a una fuerza total de una libra actuando en una pulgada cuadrada.
La presión es la magnitud escalar que relaciona la fuerza con la superficie sobre la cual actúa,
es decir, equivale a la fuerza que actúa sobre la superficie. Cuando sobre una superficie plana
de área A se aplica una fuerza normal F de manera uniforme, la presión P viene dada de la
siguiente forma:
En un caso general donde la fuerza puede tener cualquier dirección y no estar distribuida
uniformemente en cada punto la presión se define como:
Donde es un vector unitario y normal a la superficie en el punto donde se pretende medir la
presión. La definición anterior puede escribirse también como:
donde:
, es la fuerza por unidad de superficie.
, es el vector normal a la superficie.
, es el área total de la superficie S.
Presión absoluta y relativa[editar]
En determinadas aplicaciones la presión se mide no como la presión absoluta
sino como la presión por encima de la presión atmosférica,
denominándose presión relativa,presión normal, presión de gauge o presión
manométrica.
Consecuentemente, la presión absoluta es la presión atmosférica (Pa) más la
presión manométrica (Pm) (presión que se mide con el manómetro).
Presión hidrostática e hidrodinámica[editar]
Artículo principal: Presión en un fluido
En un fluido en movimiento la presión hidrostática puede diferir de la llamada
presión hidrodinámica por lo que debe especificarse a cual de las dos se está
refiriendo una cierta medida de presión.
Presión de un gas[editar]
En el marco de la teoría cinética la presión de un gas es explicada como el
resultado macroscópico de las fuerzas implicadas por las colisiones de las
moléculas del gas con las paredes del contenedor. La presión puede definirse por
lo tanto haciendo referencia a las propiedades microscópicas del gas:
Para un gas ideal con N moléculas, cada una de masa m y moviéndose con una
velocidad aleatoria promedio vrms contenido en un volumen cúbico V las partículas
del gas impactan con las paredes del recipiente de una manera que puede
calcularse de manera estadística intercambiando momento lineal con las paredes
en cada choque y efectuando una fuerza neta por unidad de área que es la
presión ejercida por el gas sobre la superficie sólida.
La presión puede calcularse entonces como
(gas ideal)
Este resultado es interesante y significativo no solo por ofrecer una forma de
calcular la presión de un gas sino porque relaciona una variable macroscópica
observable, la presión, con la energía cinética promedio por molécula, 1/2
mvrms², que es una magnitud microscópica no observable directamente.
Nótese que el producto de la presión por el volumen del recipiente es dos
tercios de la energía cinética total de las moléculas de gas contenidas.
Unidades de medida, presión y sus factores de conversión[editar]
La presión atmosférica media es de 101 325 pascales (101,3 kPa), a nivel del mar, donde 1
Atm = 1,01325 bar = 101325 Pa = 1,033 kgf/cm² y 1 m.c.a = 9,81 kPa.
Unidades de presión y sus factores de conversión
Pascal bar N/mm² kp/m² kp/cm² atm Torr PSI
1 Pa (N/
m²)=1 10−5 10−6 0,102
0,102×1
0−4
0,987×1
0−5
0,007
5
0,00014
503
1 bar (10N/
cm²) =105 1 0,1 10200 1,02 0,987 750 14,5036
1 N/mm² = 106 10 11,02×
10510,2 9,87 7500
145,053
6
1 kp/m² = 9,819,81×1
0−5
9,81×1
0−61 10−4
0,968×1
0−4
0,073
6
0,00142
2
1 kp/cm² = 9,81x104 0,981 0,0981 10000 1 0,968 73614,2209
4
1 atm (760
Torr) =101325
1,0132
50,1013 10330 1,033 1 760
14,6948
0
1 Torr (mm
Hg) =133,32
0,0013
332
1,3332×
10−413,6
1,36x1
0−3
1,32x1
0−31
0,01933
6
1 PSI (libra
/ pulgada
cuadrada)
=
6894,75
729
0,0689
48
0,00689
4
703,1
88
0,07031
88
0,06804
6
51,71
491
Las obsoletas unidades manométricas de presión, como los milímetros de mercurio, están
basadas en la presión ejercida por el peso de algún tipo estándar de fluido bajo cierta
gravedad estándar. Las unidades de presión manométricas no deben ser utilizadas para
propósitos científicos o técnicos, debido a la falta de repetibilidad inherente a sus definiciones.
También se utilizan los milímetros de columna de agua.
Concepto de movimiento!
El movimiento es un fenómeno físico que se define como todo cambio de posición que experimentan los cuerpos en el espacio, con respecto al tiempo y a un punto de referencia, variando la distancia de dicho cuerpo con respecto a ese punto o sistema de referencia, describiendo una trayectoria. Para producir movimiento es necesaria una intensidad de interacción o intercambio de energía que sobrepase un determinado umbral.
Clasificación del movimiento
Según se mueva un punto o un sólido pueden distinguirse distintos tipos de movimiento:
Según la trayectoria del punto: Movimiento rectilíneo: La trayectoria que describe el punto es una linea recta. Movimiento curvilíneo: El punto describe una curva cambiando su dirección a medida que se desplaza. Casos particulares del movimiento curvilíneo son el movimiento circular describiendo un círculo en torno a un punto fijo, y las trayectorias elípticas y parabólicas. Según la trayectoria del sólido: Traslación: Todos los puntos del sólido describen trayectorias paralelas, no necesariamente rectas. Rotación: Todos los puntos del sólido describen trayectorias circulares concéntricas. Según la dirección del movimiento: Si la dirección del movimiento cambia, el movimiento descrito se denomina alternativo si es sobre una trayectoria rectilínea o pendular si lo es sobre una trayectoria circular (un arco de circunferencia). Según la velocidad: Movimiento uniforme: La velocidad de movimiento es constante. Movimiento uniformemente variado: La aceleración es constante (si negativa retardado, si positiva acelerado) como es el caso de los cuerpos en caída libre sometidos a la aceleración de la gravedad.
La energía
1. Concepto de energía
El hombre, desde su existencia, ha necesitado la energía para sobrevivir. Pero… ¿qué
es? ¿Por qué tiene tanta importancia la energía? ¿Por qué es importante el ahorro
energético?
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. Tipos de energía
La energía se manifiesta de diferentes maneras, recibiendo así diferentes
denominaciones según las acciones y los cambios que puede provocar.
Encontramos los siguientes tipos de energía:
Energía mecánica
La energía mecánica relacionada con la posición y el movimiento del cuerpo, y que se
divide en estas dos formas:
Energía cinética, que se manifiesta cuando los cuerpos se mueven. Es
decir, es la energía asociada a la velocidad de cada cuerpo. Se
calcula con la fórmula:o E c= ½ m • v 2
o Donde m es la masa (Kg), v la velocidad (m/s) y E c la energía
cinética (J=Kg·m 2 /s 2 )
Energía potencial, que hace referencia a la posición que ocupa
una masa en el espacio. Su fórmula es:o E p= m • g • h
o Donde m es la masa (Kg), g la gravedad de la Tierra (9,81 m/s 2 ),
h= la altura (m) y E p la energía potencial (J=Kg·m 2 /s 2 ).
La energía mecánica es la suma de la energía cinética y la energía potencial
de un cuerpo. Su fórmula es:
E m = E p + E c
Donde E m es la energía mecánica (J), E p la energía potencial (J) y E c la
energía cinética (J).
Energía interna
La energía interna se manifiesta a partir de la temperatura. Cuanto más caliente esté
un cuerpo, más energía tendrá.
Energía eléctrica
La energía eléctrica está relacionada con la corriente eléctrica. Es decir, en un circuito
en el que cada extremo tieneuna diferencia de potencial diferente.
Energía térmica
Se asocia con la cantidad de energía que pasa de un cuerpo caliente a otro más frío
manifestándose mediante elcalor.
Energía electromagnética
Esta energía se atribuye a la presencia de un campo electromagnético.
Las radiaciones que provoca el Sol son un ejemplo de ondas electromagnéticas que se
manifiestan en forma de luz, radiación infrarroja u ondas de radio.
Energía química
La energía química se manifiesta en determinadas reacciones químicas.
La energía nuclear
Ésta se produce cuando los núcleos de los átomos se rompen (fisión) o se unen
(fusión).
3. 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).
4. Transferencia de energía
Hay tres formas de transferir energía de un cuerpo a otro:
Trabajo
Cuando se realiza un trabajo se pasa energía a un cuerpo que cambia de una
posición a otra.
Por ejemplo, si en casa desplazamos una caja, estamos realizando un trabajo para que
su posición varíe.
Ondas
Las ondas son la propagación de perturbaciones de ciertas características, como el
campo eléctrico, el magnetismoo la presión, y que se propagan a través del espacio
transmitiendo energía.
Calor
Es un tipo de energía que se manifiesta cuando se transfiere energía de un
cuerpo caliente a otro cuerpo más frío. Sin embargo, no siempre viaja de la misma
manera, existiendo tres formas diferentes de transferencia energética:
Conducción: cuando se calienta un extremo de un material, sus
partículas vibran y chocan con las partículas vecinas, transmitiéndoles
parte de su energía.
Radiación: el calor se propaga a través de ondas de radiación
infrarroja (ondas que se propagan a través del vacío y a la velocidad de
la luz).
Convección: que es propia de fluidos (líquidos o gaseosos) en
movimiento.
A tu disposición tienes un juego que te ayuda a entender la transferencia de energía de
la manera más sencilla posible.