Resumen Física Mención PDV 2015

7/24/2019 Resumen Fsica Mencin PDV 2015

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GUA RESUMEN I DE FSICA

CU R S O:FSICA MENCIN

MATERIAL:FM-43


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MAGNITUDES ESCALARES Y VECTORIALES

Las unidades fundamentales en elSistema Internacionalson:

Magnitud

Fundamental Nombre SmboloLongitud metro m

Masa kilogramo kg

Tiempo segundo s

Intensidad decorriente elctrica

ampere A

Temperatura kelvin K

Cantidad desustancia

mol mol

Intensidadluminosa

candela cd

Para abreviar se usan prefijos queindican la multiplicacin por algunapotencia de 10:

Factor Prefijo Smbolo

106 Mega M

103 Kilo k

102 Hecto h

101 Deca da

10-1 Deci d

10-2 Centi c

10-3 Mili M

10-6 Micro

Se definen dos tipos de magnitudes:

1) Escalares:Son aquellas magnitudes que solo se distinguen por su mdulo magnitud.Ejemplos: rapidez, masa, tiempo, distancia, rea, permetro, densidad, volumen, temperatura,etc.

2) Vectoriales: Son aquellas que se distinguen con 3 caractersticas fundamentales:

Mdulo o magnitud, direccin y sentido. Ejemplos: desplazamiento, velocidad, aceleracin,fuerza, momentum lineal, torque, etc.

Adicin y Sustraccin de Vectores

Adicin Sustraccin

a

b

a + b a ba

- b

a b


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3

VM= tota ltota l

d

t

x(t) = v0 t 1

2 a t2

v = v0 a t

v2= 20

v 2 a d

t =1 2

d

v + v

t =1 2

d

v v

CINEMTICA

Movimientos sin aceleracin

Relaciones para el movimiento relativo entre dos cuerpos

Si viajan con sentido opuesto

t(s): tiempo que tardan en encontrarse.d(m): separacin inicial entre los mviles.v1(m/s): rapidez del mvil 1.v2(m/s): rapidez del mvil 2.

Si viajan con igual sentido

t(s): tiempo que tarda un mvil en alcanzar al otro.d(m): separacin inicial entre los mviles.v1(m/s): rapidez del mvil 1.v2(m/s): rapidez del mvil 2.

Rapidez media

dtotal= distancia totalttotal= tiempo total

Velocidad Media

dtotal= desplazamiento totalttotal= tiempo total

Movimientos con aceleracin

Aceleracin media

Ecuaciones de Cinemtica

x: posicin del cuerpo en funcin del tiempo (m).a: aceleracin (m/s2).t: tiempo (s).v0: velocidad inicial (m/s).v: velocidad final (m/s).d(m): distancia recorrida.: Si v0y a tienen el mismo sentido se ocupa signo + y sitienen sentidos distintos se ocupa -.

a = f in a l in ic ia lf in a l in ic ia l

V V V=

t t t

VM= tota ltota l

d

t


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m(kg): masa.a(m/s2): aceleracin.Fneta(N): fuerza neta

CAIDA LIBRE Y LANZAMIENTO VERTICAL

x(m): posicin del cuerpo en funcin del tiempo.a(m/s2): aceleracin.t(s): tiempo.

v0(m/s): velocidad inicial.g(m/s2): aceleracin de gravedad, de valor.aproximado 9,8 m/s2, o 10 m/s2.donde est el signo : Si v0y g tienen el mismo sentidose pone signo - y si tienen sentidos distintos se ocupa +.

tsubida: tiempo que tarda en subir el cuerpo

hmx : altura mxima que alcanza a subir el cuerpo, comose aprecia slo depende de la velocidad inicial ya que ges constante.

v0: velocidad inicial (m/s).g: aceleracin de gravedad (m/s2), de valor aproximado9,8 m/s2, o 10 m/s2.

DINMICA

Primera Ley de Newton(Principio de Inercia)Un cuerpo permanece en reposoo en movimiento rectilneo uniforme (MRU), a menosque una fuerza externa acte sobre l.

Segunda Ley de NewtonSiempre que una fuerza no equilibrada acta sobre un cuerpo, en la direccin y sentido de lafuerza se produce una aceleracin, que es directamente proporcional a la fuerza, si la masa

es constante e inversamente proporcional a la masa del cuerpo, si la fuerza es constante.Matemticamente la ley se expresa de la siguiente forma:

FNETA= m a

2

0

1x( t) = v t g t

2

v(t) = v0g t

a(t) = -g = cte.

0sub ida

vt =

g

2

0m a x

(v )h =

2 g

Lanzamiento vertical: El tiempo de subida es el mismo que de

bajada. La aceleracin siempre es g, apunta hacia

abajo y nunca se hace cero. La altura mxima y el tiempo de subida no

dependen de las masas de los objetos.


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Tercera Ley de Newton (Principio de accin y reaccin):

Cuando un cuerpo A ejerce una fuerza sobre un cuerpo B, ste reacciona sobre A con unafuerza de igual magnitud, igual direccin y de sentido contrario.

Fuerza de Roce

e: coeficiente de roce esttico.c: coeficiente de roce cintico.N: normal o fuerza normal (N).fe : fuerza de roce esttico N).fc : fuerza de roce cintico (N).

Momentum o Cantidad de movimiento

m: masa (kg)v: velocidad (m/s)p: momentum (kg m/s)

Impulso

F: fuerza (N)t: intervalo de tiempo (s)I: impulso (N s)

Impulso y variacin del momentum

Momento de Fuerza (Torque)

Momento de Fuerza = Brazo de palanca x fuerza

La magnitud del torque realizado por una fuerza que es perpendicular al brazo es lasiguiente.

(m N): torque.b(m): brazo de palanca.F(N): fuerza perpendicular al brazo de palanca.

= F b

fe= e N

fC= C N

I = p

I = m v2m v1

p = m v

I = F t

Momentum:

En un choque, el momentum

antes del choque debe ser igualal momentum despus delchoque. Si no hay fuerzaexterna neta.

Eje de giro

F

b


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Condiciones para el equilibrio

Las dos condiciones necesarias para que un objeto est en equilibrio son:

I) La fuerza externa resultante sobre el objeto debe ser igual a cero, es decir:

en este caso se dice que el cuerpo est en equilibrio traslacional.

II) El torque externo resultante sobre el objeto debe ser cero alrededor de cualquierorigen, es decir:

en este caso se dice que el cuerpo est en equilibrio rotacional.

En los distintos tipos de palancas vemos la aplicacin de torques

Si el nmero de poleas mviles es nentonces podemos hacer F=n

P

2

, P = Peso

Las poleas mviles reducen la fuerza, pero no el trabajo necesario para levantar un cuerpo.

F = 0

= 0

Resistencia

O

Potencia

palanca de primera clase(balancn)

R

O

P

palanca de tercera clase(pinzas)

R

P

O palanca de segunda clase(carretilla)

F

O r

F

polea mvil polea fija

P

P

F = P

F =P

2


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7

[ ]W

P = w a t tt

Trabajo Mecnico

W(J): trabajo.F(N): fuerza.d(m): desplazamiento.: ngulo que forma el vector F con el vector d.

Potencia Mecnica

P(watt): potencia.W(J): trabajo.t(s): tiempo.

Energa Cintica

Relacin entre el trabajo neto y la variacin de energa cintica

Energa potencial

Ep(J): energa potencial.m(kg): masa.h(m): altura.

Relacin entre el trabajo hecho por la fuerza peso y la variacin de energapotencial

w(J): trabajo hecho por la fuerza peso.

Ep(J): variacin de la energa potencial.Esta relacin es vlida slo si no existe fuerza de roce

Energa MecnicaEM(J): energa mecnica.EC(J): energa cintica.EP(J): energa potencial.

J o u l e1 [w att] = 1

s e g u n d o

WNETO= EC(final) EC(inicial)

EP= m g h

W = F d cos

EC=1

2 m v2

2 2n e to F i

1W = m v v2

EM= EC+EP

Energa Mecnica: En ausencia de fuerzas

disipativas, la energa mecnicase conserva.

WPeso= -EP

WPeso= Ep(inicial) - Ep(final)


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MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME

Frecuencia

Relacin Frecuencia Periodo

f : frecuencia (1/s).T: periodo (s).

R(m): radio de la circunferencia.vT(m/s): velocidad tangencial.(rad): ngulo descrito por el cuerpo que gira.P1y P2: puntos de la circunferencia

Rapidez Angular

(rad/s): rapidez angular.(rad): ngulo descrito.t(s): tiempo transcurrido.

(rad/s): rapidez angular.T(s): periodo.

Relacin entre el mdulo de la velocidad tangencial y la rapidez angular

(rad/s): rapidez angular.R(m): radio de la circunferencia.v(m/s): mdulo de la velocidad tangencial.

nm ero de vue l tas e fec tuadasf =

t iem po t ranscurr ido

1f =

T

=t

2 ra d ia n e s=

T s

v = R

1 Hertz = 1 Hz =1

s

= RPS

vT

vT

R R

P1 P2


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9

A A

B B

T R=

T R

A B

B A

R=

R

A B

B A

f R=

f R

Aceleracin Centrpeta

(rad/s): rapidez angular.R(m): radio de la circunferencia.aC(m/s

2): aceleracin centrpeta.

En los dos casos mostrados en las figuras se cumple que:

sus rapideces tangenciales sern iguales.

relacin entre los radios y las rapideces angulares.

relacin entre los radios y sus frecuencias.

relacin entre los radios y los periodos de rotacin.

DINMICA PARA EL MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME

AB

A B

FC= m aC

FC= m

2

Tv

R

aC

R

FC

vT

FC= m 2 R

FC: fuerza centrpeta (N).m: masa (kg).aC: aceleracin centrpeta

FC: fuerza centrpeta (N).

m: masa (kg).vT: velocidad tangencial(m/s).

2

Ca = R

vA= vB

2

C

va =

R


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L= I

m=

V

3

3 3

g k g1 = 1 0

cm m

P =F

A

(Pa)

Momento Angular

L: momento angular (kgm2/s).I: momento de inercia [kg m2]: rapidez angular(rad/s).

Momento de Inercia

I: momento de inercia (kgm2).m: masa (kg).R: radio de giro (m).

Conservacin del Momento Angular

El momento angular L se conserva si no hay torque netoexterno actuando sobre el sistema.

HIDROSTTICADensidad

(kg/m3): densidad.m(kg): masa.V(m3): volumen.

para pasar de gr/cm3 a kg/m3hay que multiplicar por 1.000 y alrevs hay que dividir por 1.000.

Presin

P(N/m2): presin.F(N): mdulo de la fuerza perpendicular al rea.A(m2): rea sobre la cual se ejerce la fuerza.

Presin que ejerce un fluido ms la presin atmosfrica

(kg/m3): densidad.h: profundidad (m).g(m/s2): aceleracin de gravedad.P0(Pa): presin atmosfrica.P(Pa): presin total a una profundidad h. g h: presin que ejerce el fluido a una profundidad h.

I = m R2

Li= Lf

Ii i= If f

P = P0+ g h


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E S

E S

F F=

A A

E = PFD= mFD g

E = F VFD g

Q =

3

V m

t s

Principio de Pascal: El principio de Pascal afirma que la presin ejercida sobre un fluido, elcual est contenido en un recipiente, se transmite en todas las direcciones y a todos lospuntos del fluido, en la misma medida.

Algunas aplicaciones del principio de Pascal: prensa hidrulica y freno hidrulico.

Prensa hidrulica

Se cumple que la presin de entrada es igual a la de salida,principio de Pascal es decir PE= PS y ocupando la definicin depresin se observa que:

Principio de Arqumedes

Todo cuerpo sumergido en un fluido recibe un empuje vertical hacia arriba, igual al pesodel fluido desplazado por el cuerpo.

E(N): empuje.

PFD(N): peso del fluido desplazado.

mFD(kg): masa del fluido desplazado.

g(m/s2): aceleracin de gravedad.

La masa mFDse puede expresar como FVFDes decir densidad

del fluido, por volumen del fluido desplazado.

HIDRODINMICA

Gasto o caudal (Q)se define como el volumen de fluido que pasa a travs de cierta seccintransversal en la unidad de tiempo.

V(m3): volumen del fluido.t(s): tiempo.

FE FS

AE AS

FE(N): Fuerza de entrada.FS(N): Fuerza de salida.AE(m

2): rea de entrada.AS(m

2): rea de salida.


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Q = v1 A1= v2 A2

Ecuacin de continuidad

Si el fluido es incompresible y no tomamos en cuenta los efectos de la friccin interna, elcaudal Q permanecer constante, es decir

v1(m/s): velocidad del fluido en el punto 1.A1(m2): rea de la seccin de corte 1.

v2(m/s): velocidad del fluido en el punto 2.A2(m

2): rea de la seccin de corte 2.

Tubo de Venturi

Ocupando lo que indica la ecuacin de continuidad, que en la seccin ms estrecha, lavelocidad del fluido es mayor, con este tipo de tubo se demuestra que en las zonas donde elfluido avanza ms rpido su presin es menor.

Teorema de Torricelli

Si el dimetro del tanque que contiene un fluido es mucho mayor que el dimetro del orificioubicado en la parte inferior del tanque, entonces la velocidad con que saldr el fluido por este

orificio es. La distancia entre el orificio y la parte superior del agua es h

v1

A1A2

v2

y1 y2

v2

p

v1

p

A

A

v = 2 g h h

v


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Ecuacin de Bernoulli

Establece que la energa de un fluido ideal se mantiene constante en su recorrido, para estopropone que en este fluido la relacin entre la presin P, la densidad , la rapidez v y laaltura h, sobre algn nivel de referencia se relacionan como

Concluyendo, donde es mayor el rea es mayor su presin y menor su velocidad o biendonde su rea es menor su presin es menor y su velocidad es mayor.

Tensin Superficial

La superficie de un lquido acta como si estuviese sometida a tensin, que se debe a que enla superficie del lquido actan fuerzas paralelas a la superficie, la cual se origina por lasfuerzas entre las molculas.

La fuerzas de tensin superficial son las que le permiten a los insectos caminar sobre ellquido, tambin tienden a minimizar la energa en la superficie del lquido, haciendo queadopten formas esfricas de aqu que las gotas de agua por ejemplo tengan esa forma.

Capilaridad

La tensin superficial produce un fenmeno llamado capilaridad, el cual se manifiesta por laelevacin o descenso de un lquido en un tubo capilar o en placas juntas. La capilaridad esproducida por dos tipos de fuerzas una de atraccin entre molculas semejantes denominadacohesiny la otra fuerza se denomina adhesinque es la atraccin entre molculas queson distintas

En este caso son mayores las fuerzas cohesivas entre las molculas dellquido que las fuerzas adhesivas entre las molculas del lquido con lasmolculas del tubo de vidrio.

En este caso son mayores las fuerzas adhesivas entre las molculas dellquido con las molculas del tubo de vidrio, que las fuerzas cohesivas entrelas propias molculas del lquido.

v1

v2

F2= P2A2

F1= P1A1 h2

h1

P +1

2 v2+ g h = constante


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L = L T

A = A T

V = V T

Q = m c T

TF=9

5 TC

TK= TC

Temperatura

Relacin entre las distintas escalas de temperatura

TC: temperatura en grados Celsius.TF: temperatura en grados Fahrenheit.TK: temperatura en Kelvin

Relacin entre variaciones de temperatura

TC: variacin de temperatura en grados Celsius.TF: variacin de temperatura en grados Fahrenheit.TK: variacin de temperatura en Kelvin.

Dilatacin

L(m): variacin de la longitud.A(m2): variacin del rea.V(m3): variacin del volumen.

(1/C): coeficiente de dilatacin lineal.(1/C): coeficiente de dilatacin superficial.(1/C): coeficiente de dilatacin volumtrico.L(m): longitud o largo inicial.A(m2): rea inicial.V(m3): volumen inicial.T(C): variacin de temperatura.Se cumple aproximadamente que = 2y que = 3

Calor

Calor absorbido o cedido (Calor Sensible)

Q(cal): calor cedido o absorbido.T(C): variacin de temperatura.c(cal/gC): calor especfico.m(g): masa.

Q(cal): calor cedido o absorbido.T(C): variacin de temperatura.C(cal/C): capacidad calorfica.

TC=5

9(TF32)

TF=9

5TC+ 32

C =Q

TK= TC+ 273

TF=9

5TK459,4

El calor:

El calor es energa en trnsito.

Pasa espontneamente de un

cuerpo de mayor temperatura auno de menor temperatura.

Los cuerpos no poseen calor.Trasmiten o reciben calor.

El fro es la ausencia de calor yno fluye a travs de loscuerpos, lo que fluye es elcalor.


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c(cal/gC): calor especfico.m(g): masa.C(cal/C): capacidad calorfica.

El equivalente mecnico del calor nos dice que: 1 calora = 4,186 Joules.

Mezclas: en las mezclas entre dos sustancias que estn aisladas, se cumple que:

Cambios de estado: el calor necesario para un cambio de estado se obtiene como:

Propagacin del Calor

El calor se propaga por:

Conduccin:Mediante el choque de las molculas y partculas en los slidos.Conveccin:Mediante el movimiento de un fluido dentro del mismo fluido.Radiacin: Mediante la emisin de ondas electromagnticas, en el espectro infrarrojoprincipalmente. Por ser de carcter electromagntica puede ocurrir en el vaco tambin.

ONDAS

: longitud de onda, es la longitud que tiene un ciclo (m).f: frecuencia, es el nmero de ciclos que ocurren en cadasegundo.f se mide en (1/s) o (Hertz) o (RPS).T: periodo, es el tiempo que dura una oscilacin o ciclo.T se mide en (s).Relacin frecuencia- periodo es f = 1/T.

c =C

m

QCEDIDO+ QABSORBIDO= 0

mA cA TA= -mB cB TB

Q = m LQ: calor (cal).m: masa (g).L: calor latente (cal/g).

monte

vamplitud

amplitud

valle

monte

SLIDO LQUIDO GAS

Fusin Vaporizacin

Solidificacin Condensacin

Sublimacin directa

Sublimacin Inversa (regresiva)


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v = T

Velocidad de una onda: slo depende del medio en el que viaja y se puede obtener como:

Ondas Estacionarias

Las ondas estacionarias a diferencia de las ondas viajeras se mueven entre dos puntos fijos,se producen por reflexin e interferencia entre ondas que tienen igual amplitud, frecuencia yvelocidad.

2 nodos, 1 vientre o antinodo. Primer armnico o frecuenciaSe forma /2 fundamental, n = 1.

3 nodos, 2 vientres o antinodos. Segundo armnico o primerSe forma una sobretono, n = 2.

4 nodos, 3 vientres o antinodos. Tercer armnico o segundoSe forma una 1,5 sobretono, n = 3.

Para ondas estacionarias que se producen en una cuerda que est tensa.La relacin entre el largo de la cuerda, que se pone a vibrar, y la longitud de onda de las

ondas que se forman en ella es

donde n es el nmero de antinodoso vientres.

Las frecuencias a las que se producen estas ondas en la cuerda est dada por:

T: tensin de la cuerda (N).: densidad lineal de la cuerda que se obtiene dividiendo la masade la cuerda entre el largo de la cuerda (kg/m).n: nmero de antinodos.

velocidad de una onda viajando en una cuerda

T: tensin de la cuerda (N).: densidad lineal de la cuerda que se obtiene dividiendo la masade la cuerda entre el largo de la cuerda (kg/m).v: velocidad de la onda en la cuerda (m/s).

v =

m f

s

v =

d m

t s

L =n

2

f = n T2 L


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n =c

v

Rango audible de frecuencias

se puede decir que en general el rango de frecuencia que perciben las personas, es entre los

donde la longitud de onda se ha obtenido usando v = 340 m/s y la ecuacin = v/f.

Efecto Doppler

fR= fE S RS E

v v

v v

Eco

Para que exista eco el tiempo transcurrido entre el sonido emitido y el que regresa al oyente debe sermayor o igual a 0,1 s, esto hace que si se toma la velocidad del sonido como 340 m/s la persona sedebe parar frente al obstculo a 17 m pero si la velocidad fuese 360 m/s entonces deber pararse a 18m frente al obstculo, lo importante es el tiempo que tarda la onda en ir y volver.

LUZ

Ley de Snell

Cuando la luz se refracta se cumple que

n1: ndice de refraccin del medio 1.n2: ndice de refraccin del medio 2.1: ngulo incidente.2: ngulo de refraccin.

El ndice de refraccindepende del medio transparente por donde viaja la luz y se obtienecomo:

n: ndice de refraccin.v: velocidad de la luz en el medio (m/s).c: velocidad de la luz en el vaco (m/s).c = 3 108(m/s).c = 3 105(km/s).

Relacin entre la velocidad de la luz en el medio 1 y 2 con el ndice de refraccin en el medio1 y 2 es

12

1 2

n v=

n v

n1 sen1= n2 sen2

donde:

fRes la frecuencia del receptor.fEes la frecuencia del emisor.vE velocidad del emisor.vRvelocidad del receptor.vS velocidad del sonido.

P1

(-)

+-

+

Receptor Emisor

infrasonidof = 20 Hz

= 17 m

f = 20.000 Hz

= 0,017 m

ultrasonido


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Si n1< n2 entonces

1> 2v1> v21> 2

Si n1> n

2entonces

1< 2v1< v21< 2

En la refraccin de una onda se cumple que

Dispersin de la luz, se produce porque el mismo medio transparente a la luz presenta unmayor ndice de refraccin a los colores con menor longitud de onda y viceversa, por lo tantosufrirn mayor desviacin y viajarn ms lento, los colores de menor longitud de onda. Sesabe que:

violeta< azul< verde< rojo

Espejo plano: solo forma imgenes virtuales de igual tamao y derechas.

n: el nmero de imgenes que forman dos espejos planos entre si, cuando hay entre ellos unngulo es igual a

Espejo Cncavo:forma imgenes reales de mayor, menor e igual tamao, y tambin formaimgenes virtuales de mayor tamao.Espejo Convexo: slo forma imgenes virtuales de menor tamao.

Lente convergente o biconvexo: forma las mismas imgenes que el espejo cncavo.Lente divergente o bicncavo: forma las mismas imgenes que el espejo convexo.

ELECTRICIDAD

Formas de cargar elctricamente un cuerpo:

Frotacinentre dos cuerpos neutros, quedan con distinto signo de carga.Contactoentre un cuerpo cargado y uno neutro, quedan con igual signo de carga.Induccinentre un cuerpo cargado y uno neutro, quedan con distinto signo de carga elinductor y el inducido.

Fuerza elctrica o Fuerza de CoulombEs la fuerza que se ejercen entre si las cargas elctricas, es del tipo accin y reaccin, seobserva de la ecuacin que es directamente proporcional al producto de las cargas einversamente proporcional con el cuadrado de la distancia que separa las cargas, y K es unaconstante elctrica.

F = K 1 22

Q Q

r

K(Nm2/C2): constante elctrica.r(m): distancia entre las cargas Q1y Q2.Q1y Q2: cargas elctricas.F(N): fuerza de Coulomb.

n =3 6 0

1

2

medio 1

medio 2


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A BV = E d

q y Q(C): cargas elctricas.k(N m2/C2): constante elctrica.d(m): distancia que separa las cargas.EP(J): energa potencial elctrica.

A BE

d

Q(C): carga elctrica.K(N m2/C2): constante elctrica.d(m): distancia entre un punto del espacio y la carga Q.V(V): potencial elctrico.

Campo Elctrico

Energa Potencial Elctrica

Trabajo Elctrico

Se puede obtener como energa potencial elctrica inicial menos la final.

Potencial Elctrico

Dos placas cargadas con distinto signo de carga, que estn muycercanas entre s separadas por una distancia d, tienen un campoelctrico uniforme E entre sus placas la diferencia de voltaje V entreambas se puede obtener como

Relacin entre el Trabajo y el Potencial elctrico

VA(V): potencial elctrico en el punto A.VB(V): potencial elctrico en el punto B.q(C): carga elctrica.WAB(J): trabajo para trasladar una carga desde A hasta B.

Intensidad de Corriente Elctrica

I(A): Intensidad de corriente elctrica.q(C): carga elctrica.t(s): tiempo que tard en pasar la carga q.

Resistencia Elctrica

R(): resistencia elctrica.L(m): largo del conductor.A(m2):rea o seccin de corte del conductor.

FE =

q

EP=k q Q

d

A BA B

WV V =

q

p pi FW = E E

qI = (A )

t

R = L

A[]

E(N/C): campo elctrico.q(C): carga elctrica.F(N): fuerza de Coulomb.

k QV =

d


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20

1 2 3 n

1 1 1 1 1= + + + ... +

R R R R R R1 R2 Rn

Ley de Ohm

(ohm metro): constante de resistividad elctrica.

R(): resistencia elctrica.V(V): voltaje o potencial.I(A): intensidad de corriente elctrica.

Resistencias en serie

La Resistencia equivalente se obtiene como:

Es decir la suma de las resistencias parciales.En un circuito serie se cumple que:

La corriente que pasa por cada una de las resistencias o conductores es la misma.La suma de los voltajes parciales es igual al que entrega la fuente.

Resistencias en paralelo

La Resistencia equivalente se obtiene como:

Es decir la suma de los inversos de las resistencias parciales, el error ms comn es olvidarse

de dar vuelta el resultado una vez hecha la suma de fracciones.En un circuito paralelo cumple que:La suma de las corrientes parciales es igual a la corriente total del circuito.El voltaje es el mismo para todos los conductores conectados en paralelo

Potencia elctrica

La energa que entrega, a las cargas, la fuente de voltaje en cada segundo es su potenciaelctrica

P(Watt): potencia elctrica.V(V): voltaje.

I(A) : intensidad de corriente elctrica.

La energa entregada por la fuente se disipa en forma de calor, ya que cuando la corrienteatraviesa un conductor ste eleva su temperatura, esto se conoce como Efecto Joule, estaenerga disipada en cada segundo, se puede obtener como

V = I R[]

P = V I [W]

P = I2 R =2

V

R

R = R1+ R2+ + RnR1 R2 Rn


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21

C =0 A

d

E Q 1 2 n

1 1 1 1= + + . . .. . .. . .. +

C C C C

CEQ= C1+ C2+ + Cn

E =1

2QV =

1

2CV2=

2Q

2 C

F = q v B sen

Condensadores

El condensador es un elemento que almacena energa.Para el condensador de placas paralelas la capacitancia o capacidad se obtiene como:

C(F): capacidad o capacitancia.

0: constante.A(m2): rea de las placas.d(m): distancia que separa las placas.Farad (F): Unidad de medida.

Condensadores conectados en serie

La capacidad equivalente de estos condensadores al conectarlos en serie est dada por:

Condensadores conectados en paralelo

La capacidad equivalente de estos condensadores al conectarlos en paralelo est dada por:

En un circuito RC el tiempo, mientras se carga, que tarda el condensador en adquirir un 63%de la carga total est dado por la constante de tiempo , la que se obtiene como:

R: resistencia elctrica [].

C: Capacidad [F]

La energa almacenada en un condensadorpuede ser obtenida de tres formas, dadaspor:

C(F): capacidad o capacitancia.V(V): voltaje.Q(C): carga elctrica.

Intensidad de Campo Magntico B

Se produce campo magntico cuando las cargas elctricas se mueven, ocurre tambin quecuando una carga elctrica entra a una regin donde existe un campo elctrico creado porotra carga sentir una fuerza, dada por

B(T): campo magntico .v(m/s): velocidad de la carga.q(C): carga elctrica.:ngulo entre el vector velocidad v y el campo B.Tesla: Unidad de medida del campo B.

= RC(s)


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22

m vR =

q B

F = I L B sen

= B A

I

B

R

B = 0I

2 R

Al entrar una carga en un campo magntico con una velocidad perpendicular al campo, puedequedar atrapado en l, dando vueltas en crculos cuyo radio de giro est dado por:

B(T): campo magntico .v(m/s): velocidad de la carga.q(C): carga elctrica.

m(kg): masa de la carga elctrica.

Campo Magntico

Al circular corriente por un conductor ste crea un campo magntico que es proporcional a laintensidad de corriente creadora del campo.

B(T): campo magntico creado por la corriente elctrica quecircula por el conductor .0: constante.I(A): intensidad de corriente elctrica.R(m): distancia desde el conductor al punto donde se deseaobtener el campo magntico

La regla de la mano derechame indica el sentido de las lneasde campo magntico, bsicamente consiste en tomar elconductor con la mano derecha y el dedo pulgar apuntando en elsentido de la corriente elctrica, el resto de los dedos me indicanla direccin del campo B.

Fuerza magntica sobre un conductor que transporta corriente elctrica y que escolocado en un campo magntico B creado por otro cuerpo, est dada por:

B(T): campo magntico .L(m): longitud del conductor rectilneo.I(A): corriente elctrica.: ngulo que forman L con B, el sentido de L es el de lacorriente elctrica

Flujo Magntico ()

Un campo magntico se puede visualizar gracias a las lneas de fuerza. El flujo magnticose refiere a la cantidad de lneas de induccin del campo magntico o lneas de fuerza, queatraviesan un rea dada de una espira o de un conjunto de espiras.

B(Tesla): campo magntico perpendicular al rea A.A(m2): rea que es atravesada por las lneas de campo.(weber): flujo magntico

IB


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= -N t

VSVP

E = h f

Ley de Faraday

Al variar el flujo magntico a travs de una espira o un conjunto de ellas aparece un voltajeen la espira conocido como fuerza electromotriz (fem), el signo menos nos muestra queesta fem se opone a los cambios de flujo.

N: nmero de espiras de la bobina que es atravesada por el flujo.t(s): intervalo de tiempo durante el cual vara el flujo.(weber): variacin del flujo magntico.(volt): fem o fuerza electromotriz inducida.

Transformadores

Se usan para cambiar el voltaje de entrada, en un transformador ideal la potencia de entradaes igual a la de salida, debido a esto es posible establecer la siguiente relacin.

VP(V): voltaje en el primario del transformador.IP(A): corriente en el primario del transformador.NP: nmero de vueltas de espira que hay en el primario deltransformador.VS(V): voltaje en el secundario del transformador.

Fsica Moderna

La Constante de Planck

Planck propone que la energa de un tomo no es continua sino que se presenta en pequeospaquetes que el llam cuantos, Einstein usa esto y propone que la luz tambin esta hecho decuantos, los que ahora se conocen como fotones. Un cuanto es la unidad ms pequea dealgo.La energa de un fotn en reposo es nula, la energa de un fotn es directamenteproporcional a su frecuencia, al dividir la energa de un fotn entre su frecuencia f es decirE/f, siempre se obtiene la misma cantidad independiente de su frecuencia, dicho valor esconocido como constante de Planck, h.

h(J s): constante de Planck.E(J): energa de un fotn.f(1/s): frecuencia de la luz emitida.

p ps

s p s

V NI= =

V I N


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=h

m v

La cantidad h f es la mnima cantidad de energa que es posible convertir en luz defrecuencia f. La luz est compuesta de fotones cada uno de los cuales tiene una energah f.

Longitud de onda de De Broglie

De Broglie sugiri que la materia tena propiedades ondulatorias, todas las partculas uobjetos o personas tienen una longitud de onda asociada con su momentum de acuerdo a

(m): longitud de onda del cuerpo material.h(J s): constante de Planck.v(m/s): velocidad a la que se mueve el cuerpo.m(kg): masa del cuerpo.

Modelos Atmicos

Modelo de Dalton: Plantea al tomo como esferas compactas e indivisibles.

Modelo de Thomsom: Plantea al tomo como una esfera homognea de carga positivadonde se incrustan los electrones. Conocido como budn de pasas.

Modelo de Rutherford:Plantea el tomo como un ncleo central donde se encuentran lascargas positivas y alrededor de ste se encuentran girando los electrones.

Modelo de Bohr: Al igual que Rutherford tambin plantea que el electrn gira alrededor delncleo, pero aade que ste gira en niveles cuantizados de energa. Un electrn puedecambiar de nivel de energa emitiendo o absorbiendo una cierta cantidad de energa.

Modelo Mecnico Cuntico: Se basa en el modelo establecido por Niels Bohr, pero agrega

los conocimientos de la mecnica cuntica, tales como, la dualidad onda partcula delelectrn, el principio de incertidumbre, y remite los orbitales a zonas probabilsticas.

Radiacin

Existe radiacin de tres tipos:

Alfa: Una partcula alfa est compuesta por dos protones y dos neutrones. Es pocopenetrante.Beta: Una partcula beta est compuesta por un electrn. Es ms penetrante que la radiacinalfa.Gamma: Est compuesta por fotones, por lo tanto, es de tipo electromagntica. Es la mspenetrante de las tres.

Lafisin nuclear,en la que un ncleo atmico pesado se subdivide en dos o ms grupos departculas al ser bombardeado con neutrones. Este proceso es el usado en las centralesnucleares.

Lafusin nuclear,en la que al menos dos ncleos atmicos livianos se unen para dar lugara otro diferente, se necesitan millones de grados en temperatura para esto. Este proceso selleva a cabo en las estrellas y libera la energa que necesitan.
http://es.wikipedia.org/wiki/Fisi%C3%B3n_nuclearhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fisi%C3%B3n_nuclearhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fisi%C3%B3n_nuclearhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fusi%C3%B3n_nuclearhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fusi%C3%B3n_nuclearhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fusi%C3%B3n_nuclearhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fusi%C3%B3n_nuclearhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fisi%C3%B3n_nuclear


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LAS CUATRO FUERZAS FUNDAMENTALES DE LA NATURALEZA

La fuerza gravitatoria: es universal, siempre est actuando cuando hay masas. Estafuerza es la ms dbil, en cuanto a su intensidad, acta a grandes distancias y siemprees atractiva. Las partculas que transportan esta fuerza se llaman gravitones (partculaque por el momento es solo terico). El rango de alcance de esta fuerza es infinito.

La fuerza electromagntica: interacta con partculas cargadas elctricamente(electrones, protones), no con las que estn sin carga. Es mucho mayor que la fuerza degravedad. La fuerza puede ser repulsiva (entre cargas del mismo signo), o atractiva(entre diferentes cargas). Las partculas que transportan esta fuerza se denominanfotones. La fuerza electromagntica mantiene unidos a los tomos y las molculas. Dehecho, las fuerzas de atraccin y repulsin elctrica de las cargas elctricas son tandominantes sobre las otras tres fuerzas fundamentales, que estas pueden serconsideradas como insignificantes en la determinacin de la estructura atmica ymolecular. El rango de alcance de esta fuerza es infinito.

La fuerza nuclear dbil: es la responsable de la desintegracin (beta). Su intensidad

es menor que la de la fuerza electromagntica y su alcance es menor que el de lainteraccin nuclear fuerte. Es crucial para la estructura del universo en que el Sol noquemara sin ella, ya que la interaccin dbil causa la transmutacin p -> n, para quepueda formarse deuterio y pueda tener lugar la fusin del deuterio. La interaccin dbiles el nico proceso en el que un quark puede cambiarse en otro quark, o un leptn enotro leptn, los as llamados "cambios de sabores". El rango de alcance de esta fuerza es10-18m

La fuerza nuclear fuerte: debido a que los protones tienen cargas positivas se deberanrepeler entre s, sin embargo, el ncleo del tomo mantiene su cohesin debido a laexistencia de otra fuerza de mayor magnitud, aunque de menor alcance conocida como lainteraccin nuclear fuerte. Esta fuerza es slo atractiva, manteniendo unidos los

nucleones a pesar de la fuerza electromagntica (nula o repulsiva en el interior de losncleos). El rango de alcance de esta fuerza es 10 -15m

Vida media (1/2)

La vida media es la cantidad de tiempo necesario para que se desintegren la mitad de lostomos de una muestra. La vida media de un istopo dado essiempre la misma;no dependede cuntos tomos se tengan o cunto tiempo hayan estado all.
http://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_electromagn%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Interacci%C3%B3n_nuclear_fuertehttp://www.maloka.org/f2000/isotopes/lifetime.htmlhttp://www.maloka.org/f2000/isotopes/lifetime.htmlhttp://es.wikipedia.org/wiki/Interacci%C3%B3n_nuclear_fuertehttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_electromagn%C3%A9tica


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F = -k x

21U = k x

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Ley de Hooke en un resorte

Esta ley establece la relacin que existe entre la fuerza de restitucin del resorte versus elestiramiento (o contraccin) x del resorte. En esta ley se afirma que el alargamiento de unresorte es directamente proporcional al mdulo de la fuerza que se le aplique, siempre ycuando no se deforme permanentemente dicho resorte, es decir

Donde F es la fuerza elstica que ejerce el resorte, la cual es opuesta a la que se ejerce sobreel resorte, de ah el signo menos. k es la constante de elasticidad del resorte, que es unaconstante propia de cada resorte. La unidad de medida en el SI para k es N/m. Cuanto msalto es el valor de k ms costar estirar (o comprimir) el resorte, y viceversa.

ENERGA POTENCIAL ELSTICA (U)

La energa de deformacin o energa potencial elstica asociada al estiramiento del resorteviene dada por la siguiente ecuacin:

Y como toda energa se mide, en el SI, usando el Joule (J)

x


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EL MTODO CIENTFICO

El mtodo cientfico, este mtodo est sujeto a una serie de pasos, para obtener unconocimiento vlido desde el punto de vista cientfico, para esto se requiere de instrumentosque resulten fiables. Lo que hace este mtodo es minimizar la influencia de la subjetividaddel cientfico en su trabajo.

Toda investigacin cientfica se somete siempre a una serie criterios en que susdescubrimientos pueden ser comprobados, mediante experimentacin, por cualquier personay en cualquier lugar, y en que sus hiptesis son revisadas y cambiadas si no se cumplen.

Entre los pasos necesarios que conforman el mtodo cientfico, se hallan la observacin. Elinvestigador debe apelar a sus sentidos para estudiar el fenmeno de la misma manera enque ste se muestra en la realidad. A partir de las observaciones los cientficos deben extraerlos principios particulares de ellas, esto se conoce cono induccin, el planteo de una hiptesisla cual surge de la propia observacin, la demostracin o refutacin de la misma y lapresentacin de la tesis, que sera la teora cientfica.

Antecedentes

Duda, pregunta, problema

Hiptesis

Diseo experimental

Experimentacin, observacin,recoleccin de datos

Resultados

Evaluacin de losresultados

Conclusiones

Publicacin

Rechazo,refutacin

Revisin

Reformulacin

Ley,principio

Teora

Generalizacin

Repeticin

Aceptacin de laHiptesis

EL METODO CIENTFICO


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El cuadro anterior muestra de manera general el orden de los pasos a seguir en el mtodocientfico. Pero lo ms relevante es observar como cada paso es susceptible de revisin, esdecir, algo que puede aceptarse como verdad en una poca, al avanzar la ciencia y encontrarnuevas cosas, que pudieran ir en contradiccin con lo aceptado, entonces esto ltimo sesomete a nuevos juicios. Hay que tener en cuenta que el diseo de un experimento puede serequivocado. En el desarrollo de un experimento se pueden cometer errores. Las conclusiones

pueden ser erradas. La falta de la instrumentacin necesaria por la situacin de la tecnologao los conocimientos necesarios etc, todo esto puede llevar a teoras equivocadas o teorasincompletas.

Existen varios modelos de mtodo cientfico a lo largo de la historia pero todos tienen unascaractersticas comunes. Estos dos mtodos son los ms representativos:

El mtodo experimental o inductivo.

Es el ms utilizado y el que se desarrolla de forma ms completa en este tema. Probandonuestras predicciones vamos formando y mejorando nuestro esquema del mundo.

El mtodo terico o deductivo.

En los casos de la gravitacin universal y la teora de relatividad, de Newton y Einsteinrespectivamente, se us este mtodo.


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LA TIERRA Y SU ENTORNO

El Sistema Solar

El orden de los planetas, respecto a su distancia al sol, es el siguiente:

Los planetas del sistema solar se pueden clasificar en:

Planetas interiores y rocosos: formados principalmente por materiales rocosos y metlicos. Ellosson, Mercurio, Venus, Tierra, Marte.

Planetas exteriores y gaseosos: son esencialmente gaseosos. Ellos son, Jpiter, Saturno, Urano,

Neptuno.

Tierra

Debido a diversos estudios se conoce que la edad aproximada de la Tierra es 4600 millones de aos. Lamayor parte de este tiempo la tierra se estuvo enfriando y creando la atmsfera de la cual disfrutamoshoy en da. La atmsfera est compuesta de una mezcla de gases, un 78% nitrgeno, 21% oxgeno ylos restantes gases inertes como argn, dixido de carbono, vapor de agua entre otros.

Movimientos de la Tierra

Traslacin: Es el movimiento de la tierra alrededor del Sol. Una vuelta completa requiere un tiempo de365,2422 das.Rotacin: Es el giro de la tierra con respecto a su mismo eje. Una vuelta completa requiere un tiempode 24 horas.Precesin: Es un lento balanceo que dura 25,767 aos donde el eje de la tierra describe un cono deabertura 47.Nutacin:es la oscilacin peridica del polo de la Tierra alrededor de su posicin media en la esferaceleste, debido a las fuerzas externas de atraccin gravitatoria entre laLuna y el Sol con la Tierra. Estaoscilacin es similar al movimiento de una peonza (trompo) cuando pierde fuerza y est a punto decaerse

Nota: Las estaciones del ao se producen por que el eje de la tierra est inclinado con respecto al planode traslacin aproximadamente 23.

Sismos o Terremotos

Los sismos y terremotos se producen por el rompimiento de las rocas al interior de la tierra ygeneralmente se ubican en las zonas de contacto de las placas tectnicas. El lugar especfico donde seproduce la ruptura se llama hipocentroy su proyeccin en la superficie se llama epicentro.La trasmisin de la energa generada en la ruptura se realiza principalmente por la propagacin de dosondas. Las ondas P (primarias) de tipo compresional y las ondas S (secundarias) donde ladeformacin del material es perpendicular a la propagacin. Las ondas S no se propagan en los fluidos yviajan ms lento que las ondas P.Para la medicin del impacto de un sismo se usan habitualmente dos escalas de medida. La escalaRichterque mide la energa liberada y se basa en el registro sismogrfico y la escala Mercallique sebasa en los daos en las estructuras y la sensacin percibida por la gente.

Sol
http://es.wikipedia.org/wiki/Lunahttp://es.wikipedia.org/wiki/Luna


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Los distintos tipos de energa que se usan en la Tierra son:

Energa HidrulicaEnerga NuclearEnerga GeotrmicaEnerga Solar

Energa ElicaBiomasa y Biocombustibles

Energa HidrulicaEs la energa que se aprovecha de las energas cintica y potencial de las corrientes de agua.Para la utilizacin de estas energas se construyen centrales hidroelctricas, aunque estas noson consideradas formas de energa verde, por el alto impacto ambiental que producen.

Energa NuclearLa energa nuclear es la energa que se obtiene al manipular la estructura interna de lostomos. Se puede obtener mediante la divisin del ncleo (fisin nuclear) o la unin de dostomos (fusin nuclear). Generalmente, esta energa, que se obtiene en forma de calor, seaprovecha para generar energa elctrica en las centrales nucleares.

Los residuos radiactivos son muy peligrosos y podran llegar a tener una gran repercusin enel medio ambiente y en los seres vivos, llegando a condenar a las generaciones venideras conmutaciones. Estos residuos tardan siglos en descomponerse.

Energa GeotrmicaEs la energa que se puede obtener gracias a las altas temperaturas al interior de la Tierra.Hay dos tipos de yacimientos geotrmicos, los de aguas calientes y los secos.

Energa SolarRecogiendo de forma adecuada la radiacin proveniente del Sol, podemos obtener calor yelectricidad. El calor se logra mediante los captadores o colectores trmicos, y la electricidad,a travs de los denominados mdulos fotovoltaicos. Ambos procesos nada tienen que ver

entre s, ni en cuanto a su tecnologa ni en su aplicacin. La fuente de energa solar msdesarrollada en la actualidad es la energa solar fotovoltaica.La cantidad de energa solar recibida anual es tan vasta que equivale aproximadamente aldoble de toda la energa producida jams por otras fuentes de energa no renovable comoson el petrleo, el carbn, el uranio y el gas natural.

Energa ElicaLa energa elica es energa generada por la utilizacin del viento. Desde la antigedad, estetipo de energa ha sido utilizada por el hombre, sobre todo para impulsar embarcacionesdesarrollar la navegacin y en los molinos de viento.En la actualidad, la energa elica, se considera una importante fuente de energa porque esuna fuente de energa limpia que no genera contaminacin y no daa el medio ambiente.

BiomasaLa Biomasa es materia orgnica originada en un proceso biolgico, espontneo o provocado,utilizable como fuente de energa. Dentro de los combustibles a partir de la Biomasa sepueden mencionar: El Bioetanol, tambin llamado etanol de biomasa, es un alcohol que seobtiene a partir de maz, sorgo, caa de azcar o remolacha. El Biogs, resulta de lafermentacin de los desechos orgnicos. Este combustible es una alternativa ms en lamatriz energtica del pas.


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PENDIENTES Y AREAS BAJO LA CURVA

En todos los grficos se ha usado P para expresar lo que representa la pendiente y ABLC para expresarlo que representa el rea bajo la curva.

P: velocidad.ABLC: nada

t(s)

d(m)

distancia vs tiempo velocidad vs tiempo

P: aceleracin.ABLC: distancia recorrida

aceleracin vs tiempo

P: nada.ABLC: variacin

de la velocidad.

fuerza vs distancia

P: nada.ABLC: trabajo realizado.

P: fuerza.ABLC: nada.

momentum vs tiempopotencia vs tiempo

P: nada.ABLC: trabajo.

fuerza vs tiempo

P: nada.ABLC: impulso

e ercido

fuerza vs velocidad

P: nada.ABLC: potencia.

calor vs. temperatura

P: mc (masa por calor especfico)ABLC: nada.

momentum vs velocidad

P: nada.ABLC: variacin de

la energa cintica.

voltaje vs. intensidad de corriente

P: resistencia elctrica.ABLC: potencia elctrica


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DMQFM 43

Resumen Física Mención PDV 2015

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