RESUMEN U3

OSCILACIONES Y TERMODINMICA

APORTE INDIVIDUAL

JHORDANY ALVAREZ BOLAOS

GRUPO: 100413_149

TUTORA

GILMA PAOLA ANDRADE TRUJILLO

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS DE TECNOLOGA E INGENIERA

FISICA GENERAL

23 DE FEBRERO DEL 2015

Resumen

Tema 1: Movimiento oscilatorio

2. Un oscilador armnico simple tarda 12.0 s en someterse a cinco vibraciones completas. Encuentre a) el periodo de su movimiento, b) la frecuencia en hertz y c) la frecuencia angular en radianes por segundo.

Lo que hay que saber

Todo m.a.s. presenta una aceleracin directamente proporcional a la posicin pero de signo contrario (a = -2x). Adems, el curso pasado estudiaste las leyes de Newton, fundamento de la mecnica. Puedes recordar que la segunda ley de Newton relacionaba la accin de una fuerza sobre un cuerpo con el cambio de su aceleracin: F = ma.

Una de las consecuencias de la accin de las fuerzas sobre la materia es que puede llegar a deformarla. Entre los distintos comportamientos destacan aquellos cuerpos que, an deformndose, recuperan la forma inicial cuando la fuerza deja de actuar; estos cuerpos reciben el nombre deelsticos. La deformacin de estos cuerpos obedece a la conocida comoLey de Hooke, donde existe una fuerza restauradora F que es directamente proporcional a su elongacin:

El oscilador armnico es el ejemplo ms simple de sistema fsico que describe un movimiento vibratorio armnico simple, y corresponde a un sistema sobre el que acta nicamente una fuerza restauradora que obedece a la ley de Hooke.

La ecuacin que describe el movimiento de este sistema puede encontrarse de una forma muy sencilla, teniendo en cuenta que nicamente interesa la direccin en la que se produce el movimiento. Para ella:

Como el movimiento de este sistema es del tipo armnico simple, es posible sustituir el valor de la aceleracin por el que ya se obtuvo en el punto anterior (a = -2x), resultando

dondesustituye al producto, ya que la masa del oscilador y la pulsacin son constantes. Por tanto,y la frecuencia angular es:

Tema 2: Movimiento ondulatorio

10. Un cordn de telfono de 4.00 m de largo, que tiene una masa de 0.200 kg. Un pulso transversal se produce al sacudir un extremo del cordn tenso. El pulso hace cuatro viajes de atrs para adelante a lo largo del cordn en 0.800 s. Cul es la tensin del cordn?

Lo que hay que saber

PULSO TRASVERSALEn el caso anterior nos describe una generacin de un pulso trasversal, esto ocurre cuando se produce movimiento en uno de los extremos del cordn, esto en cuestin forma una cresta o protuberancia que avanza a lo largo del cordn y se refleja en el otro extremo para volver en sentido contrario.En este caso, las vibraciones tienen lugar en una direccin perpendicular a la de propagacin y decimos que se trata de un pulso de onda transversal.

Tensin La tensin (T) es la fuerza con que una cuerda o cable tenso tira de cualquier cuerpo unido a sus extremos. Cada tensin sigue la direccin del cable y el mismo sentido de la fuerza que lo tensa en el extremo contrario.Por tanto, cada uno de los cuerpos que se encuentren unidos a los extremos de un cable tenso sufrirn la accin de una fuerza denominada tensin cuya direccin es idntica a la del cable y su sentido equivalente al de la fuerza aplicada en el objeto del otro extremo y que provoca que el cable se tense.En este caso se suele suponer que las cuerdas son inextensibles, esto implica que el valor de la tensin es idntica en todos los puntos de la cuerda.

PULSOAl someter a una cuerda a una serie de movimiento se crea en ella una serie de ondas que viajaran a tras de ella produciendo pulsos.En este caso se genera una perturbacin denominada pulso y se observara como avanzan estos pulsos a travs de la cuerda se propagan horizontalmente, lo que denominamos onda transversal.Una perturbacin que se inicie en cierto punto esta misma se presentara en los puntos mas adelante ya que esta fuerza o movimiento imprimidos ve reflejada en todos los puntos posteriores de la cuerda, ya que esta fuerza sede energa a la cuerda y esta se desplazara por el medio al que fue imprimida.En este problema podemos hacer uso de las leyes de Newton ( accin y reaccin) ya que el problema nos dice que el pulso hace cuatro viajes, el punto reflejado esta invertido con respecto al incidente, lo que hace que su velocidad cambie de sentido y su modulo permanece constante por el hecho de que el medio de propagacin del pulso no cambia, es siempre el mismo ( la cuerda).

MOVIMIENTO ONDULATORIO: Proceso por el que se propagaenergade un lugar a otro sin transferencia de materia, mediante ondas mecnicas o electromagnticas. En cualquier punto de la trayectoria de propagacin se produce un desplazamiento peridico, u oscilacin, alrededor de una posicin de equilibrio.

ONDA: pulso o perturbacin que se propaga

ONDA TRANSVERSAL: Otro tipo de onda es la onda transversal, en la que las vibraciones son perpendiculares a la direccin de propagacin de la onda. Las ondas transversales pueden ser mecnicas, como las ondas que se propagan a lo largo de una cuerda tensa cuando se produce una perturbacin en uno de sus extremos, o electromagnticas, como la luz, los rayos X o las ondas de radio. En esos casos, las direcciones de los campos elctrico y magntico son perpendiculares a la direccin de propagacin. Algunos movimientos ondulatorios mecnicos, como las olas superficiales de los lquidos, son combinaciones de movimientos longitudinales y transversales, con lo que las partculas de lquido se mueven de forma circular.

PULSO: es una perturbacin de corta duracin generada en el estado natural de un punto de un medio material que se transmite por dicho medio. Podemos producir un pulso, por ejemplo, realizando una rpida sacudida en el extremo de un muelle o de una cuerda, lanzando una piedra al agua de un estanque, dando un golpe a una mesa o produciendo una detonacin en el aire.

TENSION: fuerza interna aplicada, que acta por unidad de superficie o rea sobre la que se aplica. Tambin se llama tensin, al efecto de aplicar una fuerza sobre una forma alargada aumentando su elongacin.

DENSIDAD LINEAL DE LA MASA: La Densidad lineal, densidad de la masa lineal o masa lineal es una medida de la masa por unidadde longitud, y es una caracterstica de cadenas cables u otros objetos unidimensionales. El sistemaInternacional de unidadde densidad lineal esel kilogramo por metro (kg / m). La densidad lineal

FORMULAS

m= m

l

Datos:

Longitud cordn (l)=4.00m; Masa cordn (m)=0.200kg; t= 0.800s; T=?

Tema 3: Temperatura

14. En su da de bodas, su prometida le da un anillo de oro de 3.80g de masa. Cincuenta aos despus, su masa es de 3.35 g. En promedio, cuntos tomos del anillo se erosionaron durante cada segundo de su matrimonio? La masa molar del oro es de 197 g/mol.

Lo que hay que saber

EROSIN: es una serie de procesos naturales de naturaleza fsica y qumica que desgastan y destruyen los suelos y rocas de la corteza de un planeta, en este caso, de los metales

La erosin terrestre es el resultado de la accin combinada de varios factores, como la temperatura, los gases, el agua, el viento, la gravedad y la vida vegetal y animal.

AGENTES DE LA EROSIN

Temperatura: Las altas variaciones de temperatura entre el da y la noche imprimen a los metales fuertes contracciones y dilataciones, que provocan desgaste y hacen que el material pierda peso con los aos.

: EL CALOR Y LA TEMPERATURA.

1. ENERGA TRMICA: Se denomina energa trmica a la energa cintica media de un conjunto muy grande de tomos o molculas. Todos los tomos poseen energa cintica que aumenta con la temperatura.

2. TEMPERATURA: La temperatura es la medida de la energa trmica de una sustancia. Se dice que un cuerpo se encuentra a mayor temperatura, sus atomos o molculas se mueven ms deprisa. Cuando aumenta la temperatura, aumenta la agitacin de las molculas y las distancias entre ellas se hacen mas mayores por lo que ocupan mas espacio , como consecuencia el cuerpo aumenta de volumen, se dilata. La dilatacin ocurre en los tres estados de la materia.

3. CMO SE MIDE LA TEMPERATURA? La temperatura se mide mediante los termmetros. Los termmetros se basan en la dilatacin de los cuerpos cuando aumenta su temperatura. Existen tres tipos de termmetros: los de mercurio, los de alcohol y los digitales. TERMMETROS DE MERCURIO: El mercurio es un metal lquido a temperatura ambiente. Se transforma a slido a -39C, por lo que a temperaturas prximas a ese valor no presenta utilidad ninguna. Consta de un bulbo o depsito que contiene el mercurio, y un tubo de vidrio muy fino a lo largo del cul se extiende el mercurio cuando aumenta la temperatura.

TERMMETROS DE ALCOHOL. Es muy til para temperaturas muy bajas ,ya que el alcohol se convierte en slido a -114 C. Como el alcohol es incoloro, se suele aadir colorantes para que facilite su lectura. Se usa mucho en los exteriores.

4. ESCALAS DE TEMPERATURA. Existen tres escalas: Celsius, Kelvin o absoluta y Farenheit. Escala Celsius o centgrada: Es la que se usa para medir temperaturas ordinarias. El valor cero corresponde a la congelacin del agua y el valor 100 a la ebullicin de lagua.

Escala Kelvin: Es la escala que se relaciona directamente con el movimiento de las partculas. El valor cero corresponde a cuando no existe ningn tipo de movimiento. No puede existir ninguna temperatura inferior a cero(es decir temperaturas kelvin negativas) ya que la temperatura es una medida del movimiento de las partculas. Para convertir grados en Kelvin se suma 273. Para convertir Kelvin en grados se resta 273.

5. CALOR Y EQUILIBRIO TRMICO. Cuando dos sistemas que se encuentran en desequilibrio trmico entran en contacto, el de mayor temperatura transfiere energa trmica al de menor temperatura hasta conseguir el equilibrio trmico. Ver dibujo pgina 97.CALOR: Es la transferencia de energa trmica de un sistema o cuerpo a mayor temperatura a otro de menor temperatura. El calor siempre se trasfiere desde el cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura. El calor se mide en julios, Tambin se utilizan las calorias:1 calora = 4,18 Julios 6. CMO SE TRASNFIERE EL CALOR? Tres mtodos de trasferencia del calor: - Conduccin - Conveccin - Radiacin.

CONDUCCIN. Es el proceso por el que se transmite el calor de un punto a otro de un slido. Ejemplo : al calentar el extremo de una varilla de metal. Al calentar el extremo de la varilla, sus tomos comienzan a agitarse y a moverse ms deprisa aumentando su energa cintica. Estos tomos chocan con los vecinos a los que comunican parte de su energa y asi sucesivamente. Hay sustancias que conducen mejor el calor que otras:

4. Conductores trmicos: son aquellas sustancias que transmiten rpidamente la energa trmica de un punto a otro: ejemplo los metales, el cobre, plata etc

.Aislantes trmicos: madera, corcho, hormign etc..

CONVECCIN Es el proceso por el que se transfiere energa trmica de un punto a otro de cualquier fluido(lquido o gas). Ejemplo: cuando calientas agua en un recipiente, se calienta por el fondo. El agua del fondo se dilata, se hace menos densa y sube. Al subir se enfra un poco. El agua superficial al estar ms fra, est ms densa y baja y se calienta.

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Tema 4: Primera ley de la termodinmica

19. Cunta energa se requiere para cambiar un cubo de hielo de 40.0 g de hielo a -10.0C a vapor a 110C?

Lo que hay que saber

Tema 5: Teora cnetica de los gases

24. Calcule la masa de un tomo de a) helio, b) hierro y c) plomo. Proporcione sus respuestas en gramos. Las masas atmicas de estos tomos son 4.00 u, 55.9 u y 207 u, respectivamente.

Lo que hay que saber

Teora cintica de los gases

En esta seccin estudiaremos un sistema de muchas partculas y consideraremos la conducta promedio de sus constituyentes microscpicos. En particular, se calcular la presin ejercida por el sistema de partculas en trminos de los choques que experimentan las molculas del gas contra las paredes del recipiente.

El objetivo del programa, es el de relacionar las variables presin, volumen y temperatura, en un modelo de gas ideal bidimensional, as como la de conocer la interpretacin cintica de la presin y de la temperatura de un gas.

El gas ideal bidimensional est encerrado en un recipiente que dispone de un mbolo mvil, de modo que se puede aumentar o disminuir el volumen (rea) del gas. Las molculas se colocan inicialmente en posiciones aleatorias, las direcciones de sus velocidades tambin son aleatorias y sus magnitudes son iguales y proporcionales a la raz cuadrada de la temperatura. Tenemos de este modo un sistema de partculas en equilibrio a la temperatura T, que chocan elsticamente entre s y con las paredes del recipiente.

El programa calcula el cambio de momento lineal que experimentan las molculas al chocar con el mbolo y divide este cambio entre el tiempo. El cociente es una medida de la fuerza que ejerce el mbolo sobre las molculas del gas, o tambin se puede interpretar como una medida de la presin del gas.

Descripcin

El postulado bsico de la teora cintica de los gases es que las direcciones y las magnitudes de las velocidades de las molculas estn distribuidas al azar.

Cuando nos referimos a las velocidades de las molculas, las medimos respecto del centro de masas del sistema gaseoso, por tanto, la presin y la temperatura del gas no se modifican si el recipiente que lo contiene est en movimiento.

Si suponemos que las velocidades en el sentido positivo del eje X (o del eje Y o Z) son igualmente probables que en el sentido negativo, las velocidades medias a lo largo de los ejes son cero, es decir.

===0.

Por otra parte, se cumplir que las velocidades a lo largo del eje X no estarn relacionadas con las velocidades a lo largo del eje Y o Z, por tanto,

==

Como el cuadrado del mdulo de la velocidad es v2=v2x+v2y+v2z resulta que =3

Deduccin de la ecuacin de la transformacin adiabtica a partir de un modelo simple de gas ideal

En esta pgina, vamos a deducir la ecuacin de una transformacin adiabtica mediante dos modelos consistentes en un gas ideal contenido en un cilindro cerrado con un mbolo mvil.

El primer modelo, es similar al estudiado en la la

El segundo, es es un gas ideal que consta de una sola partcula

Un gas ideal contenido en un cilindro con un mbolo mvil

En la deduccin de la ley de los gases ideales a partir de los choques de las molculas con las paredes del recipiente, hemos supuesto que el mbolo est fijo. De modo, que la molcula rebota cuando choca con el mbolo cambiando el signo de la componente X su velocidad.

Mediante un modelo simple, se han interpretado microscpicamente las magnitudes macroscpicas presin y temperatura. Los pasos han sido los siguientes:

1.Se determina el cambio de momento lineal que experimenta una molcula cuando choca con el mbolo.

2.Se determina el nmero de choques que experimentan las molculas con el mbolo en la unidad de tiempo.

3.Se calcula la fuerza que ejerce el mbolo sobre las molculas del gas para producirles dicho cambio de momento lineal.

4.Se relaciona la temperatura con la energa cintica media de las molculas.

En la derivacin de la ecuacin de la transformacin adiabtica, no se emplea ni el primer principio ni la ecuacin de estado de un gas ideal, solamente la relacin entre energa cintica media de las molculas del gas y su temperatura, es decir, la definicin cintica de temperatura.

Bibliografa

http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/4250/4340/html/3_dinmica_del_mas_el_oscilador_armnico.html

http://www.fisicanet.com.ar/fisica/ondas/ap02_ondas_electromagneticas.php