22. Hidrostática

 

¡Buen día chicos! 🌟

Hoy quiero recordarles lo valiosos que son y el poder tan grande que tienen dentro, confíen en ustedes. 🎯

✏ Escribe lo siguiente en tu cuaderno 📖

HIDROSTÁTICA

La hidrostática es la parte de la física que estudia los fluidos en reposo.

Reciben el nombre de fluidos aquellos cuerpos que tienen la propiedad de adaptarse a la forma del recipiente. A esta propiedad se le denomina fluidez. Líquidos y gases son ejemplos de fluidos.

1. Densidad (ρ)

La densidad es una medida de la masa de una sustancia por unidad de volumen. Se utiliza para identificar materiales y entender su comportamiento en diferentes condiciones.

Fórmula:

ρ = masa / volumen

donde:

ρ = densidad (kg/m³)

m = masa (kg)

V = volumen (m³)

2. Presión (P)

La presión es la fuerza ejercida por unidad de área. Es una magnitud escalar que indica cómo se distribuye una fuerza en una superficie.

Fórmula: 

P = F / A​

donde:

P = presión (Pa, pascales)

F = fuerza (N, newtons)

A = área (m²)

3. Presión Hidrostática

 

La presión hidrostática es la presión ejercida por un fluido en reposo debido a su peso. Esta presión aumenta con la profundidad en un fluido debido al peso del fluido que está por encima.

Fórmula: 

Ph = ρ ⋅ g ⋅ h 

donde:

Ph​ = presión hidrostática (Pa)

ρ = densidad del fluido (kg/m³)

g = aceleración debido a la gravedad (aproximadamente 9.81 m/s²)

h = profundidad en el fluido (m)

👀 Presta atención 👂

Practiquemos lo aprendido 📝

Resuelve los siguientes ejercicios:

1. Se tiene un recipiente lleno de agua. ¿Cuál es la presión que ejerce el agua a una profundidad de 10 m?

2. Un buzo está a una profundidad de 20 m en el océano. ¿Cuál es la presión a esa profundidad? La densidad del agua de mar es:

ρ = 1025 kg/m3.

3. En un tanque cerrado lleno de mercurio (ρ=13,600 kg/m3, se desea calcular la presión a una profundidad de 5 m. ¿Cuál es la presión hidrostática a esa profundidad?

💜 Muchos éxitos para todos, feliz día 🎊

21. Ley de la conservación de la energía mecánica

¡Buen día chicos! 🌟

 No están aquí solo para memorizar datos, sino para descubrir de lo que son capaces, para equivocarse, aprender y brillar a su propio ritmo 🎯

 

✏ Escribe lo siguiente en tu cuaderno 📖

LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA

En un sistema aislado, donde no hay fuerzas externas que realicen trabajo, la energía mecánica total se conserva. Esto incluye tres tipos de energía:

1. Energía Cinética ($E_k$):

• Representa la energía asociada al movimiento de un objeto.
• Se calcula como:
  $^2$
• (donde $m$ es la masa y $v$ es la velocidad).

2. Energía Potencial Gravitatoria ($E_p$):

• Es la energía almacenada debido a la posición de un objeto en un campo gravitatorio.
• Se calcula como:
  $E_{\mathrm{p }}= mgh$
• (donde $m$ es la masa, $g$ es la aceleración debida a la gravedad y $h$ es la altura).

3. Energía Potencial Elástica ($E_{pe}$):

• Es la energía almacenada en un objeto elástico cuando se deforma (como un resorte).
• Se calcula como:
  $^2$
  (donde $k$ es la constante del resorte y $x$ es la deformación).

Ecuación de la conservación de energía mecánica

La energía mecánica total ($E$) en el sistema se expresa como:

$$E = Ek + Ep + Epe

$$

Practiquemos lo aprendido 📝

$$

1. Un bloque de 1 kg está conectado a un resorte con constante $k=200\text{N/m}$ que está comprimido 0.1 m. Si se coloca el bloque sobre una mesa y se deja caer a una velocidad de 19.6 m/s desde una altura de 2 m, ¿cuál es la energía total del sistema en el punto de liberación?

2. Un carro de montaña rusa de 500 kg se encuentra en la cima de una colina de 15 m unido a un resorte (k=200N/m) y se mueve a 100Km/h, está comprimido 0.3 m. ¿Cuál es la energía total del sistema?

3. Se deja caer una piedra de 2 Kg desde una torre de 20 metros de altura. ¿Con qué velocidad llega al suelo? (Usa g = 9,8 m/s^).

4. Un carro de 200 g de masa, baja por una trayectoria. Colocado a 50 cm respecto al suelo, el carro tiene una velocidad de 2 m/s. Sin tener en cuenta las fuerzas disipativas, ¿Qué altura tendrá cuando su velocidad sea de 3 m/s?

5. Un clavadista de masa "m" se lanza desde un trampolín a 10 metros sobre la superficie del agua. Utilice la conservación de la  energía mecánica para hallar su rapidez a 5 metros sobre la superficie del agua, desprecie la resistencia del aire.

💜 Muchos éxitos para todos, feliz día 🎊

20. Tipos de energía

¡Buenos dias chicos! 🌟

Confíen en su talento, pongan energía positiva en todo lo que hagan y disfruten del camino. ¡Ustedes son capaces de lograr cosas increíbles.🎯

✏  Escribe lo siguiente en tu cuaderno 📖

LA ENERGÍA MECÁNICA

Energía potencial gravitacional: 

Es la capacidad que tiene un cuerpo de producir trabajo por el hecho de estar a una determinada altura.

Ejemplo: 

Calcula la energía potencial gravitacional de un objeto de 5 kg que está a una altura de 10 m sobre el suelo. 

m = 5 Kg         g = 9.81 m/s^2         h = 10 m

Ep = mgh

$${}_{}$$Ep = 5 Kg × 9.81 m/s^2 × 10 m 

Ep = 490.5 J 

Energía cinética:

Es la energía asociada al movimiento de un objeto. Cuanto más velocidad tiene un objeto en movimiento adquiere mayor energía cinética.

Ejemplo: 
Un automóvil de 1.200 Kg se mueve a una velocidad de 25 m/s. ¿Cuál es su energía cinética

$$m = 1.200 Kg         $\mathrm{<span\; style="color:\; \#800180;">v </span>}<span\; style="color:\; \#800180;">=</span><span\; style="color:\; \#2b00fe;"> </span>25\text{m/s }$

$\text{<span style="color: \#ff00fe;">Ek =</span>}\text{1/2 }$×$\text{ mv}$^2 

$${}_{}$$Ek = 1/2 × 1.200 Kg × (25 m/s)2

 

Ek = 375.000 J

Energía potencial elástica:

Es la capacidad que tienen algunos materiales de recuperar su forma cuando se comprimen o se estiran.

Ejemplo:

Una primavera con una constante de elasticidad $,$se comprime 0,3 m. ¿Cuál es la energía potencial elástica almacenada en la primavera?

$\mathrm{<span\; style="color:\; \#800180;">k </span>}<span\; style="color:\; \#800180;">=</span><span\; style="color:\; \#2b00fe;"> </span>200\text{<span style="color: \#2b00fe;">N/m </span><span style="color: \#2b00fe;"> </span><span style="color: \#2b00fe;"> </span><span style="color: \#800180;"> </span>}$$\mathrm{<span\; style="color:\; \#800180;">x </span>}<span\; style="color:\; \#800180;">=</span><span\; style="color:\; \#2b00fe;"> </span>\mathrm{0.3\; m}$

$$$$Epe = 1/2 kx^2

$$$$Epe = 1/2 × 200 N/m × (0.3 m)^2

$${\mathrm{<span><span\; style="color:\; \#2b00fe;"><b><br></b></span></span>}}^{}$$

$${\mathrm{<span><span><b><span\; style="color:\; \#ff00fe;">Epe\; =</span>\; </b></span></span>}}^{}\mathrm{<span><span\; style="color:\; \#2b00fe;"><b>9</b></span></span>}\text{<span><span style="color: \#2b00fe;"><b>\hspace{0.17em}</b></span></span>}\text{<span><span style="color: \#2b00fe;"><b>J</b></span></span>}$$

$$\text{<span><span style="color: \#2b00fe;"><b><br></b></span></span>}$$

📝 Practiquemos lo aprendido 📝

1. Un objeto de 10 kg se encuentra a 15 m sobre el suelo. Calcula su energía potencial gravitacional.

2. Un ciclista de 80 kg viaja a una velocidad de 12 m/s. ¿Cuál es su energía cinética?

3. Una resorte tiene una constante de elasticidad de  k=150N/m. Si se estira 0.4 m, ¿cuánta energía potencial elástica se almacena en el resorte?

4. Un niño de 25 kg sube a un árbol y se sienta en una rama a 8 m de altura. ¿Cuál es la energía potencial gravitacional del niño en esa posición?

5. Una pelota de fútbol de 0.5 kg se lanza a una velocidad de 20 m/s. Calcula su energía cinética.

💜 Muchos éxitos para todos, feliz día 🎊

19. Energía y Trabajo

  

¡Hola a todos! 🌟

Quiero recordarles hoy que son capaces de lograr todo lo que se propongan. Cada uno tiene un brillo único y un potencial infinito dentro de ustedes.🎯

✏ Escribe lo siguiente en tu cuaderno 📖

LA ENERGÍA 

La energía es la capacidad que tiene un cuerpo para producir cambios en otros cuerpos. La energía es la responsable de los cambios; en el S.I. la energía es una magnitud escalar y se mide en Joules (J).

Tipos de energía:

La energía mecánica se divide en energía potencial y en energía cinética, la energía potencial la adquieren los cuerpos que tienen posibilidad de lograr un movimiento estando este en reposo y la energía cinética es cuando el objeto ya se encuentra en movimiento.

Fórmulas:

Energía potencial: Ep = m * g * h

Donde:   m es la masa

                g es la gravedad

                h es la altura

Energía cinética: Ec = 1/2 * mv'2

Donde:    m es la masa

                 v es la velocidad

EL TRABAJO

El trabajo cuantifica la cantidad de energía transferida, es el producto de la fuerza aplicada.

Fórmulas de trabajo:   W = F⋅x (Joules: J)

                                        W = F⋅x⋅cos(θ)

Donde:    F es fuerza 

                x es el desplazamiento.

Tipos de trabajo:

1. Trabajo positivo: Cuando la fuerza y el desplazamiento están en la misma dirección.
2. Trabajo negativo: Cuando la fuerza y el desplazamiento están en direcciones opuestas.
3. Trabajo nulo: Cuando no hay desplazamiento, o la fuerza es perpendicular al desplazamiento.
   
   

Practiquemos lo aprendido 📝

Resuelve los siguientes problemas de acuerdo al tema visto

1. Una persona empuja una caja con una fuerza horizontal de 50 N sobre una superficie lisa. Si la caja se desplaza una distancia de 8 metros en la misma dirección de la fuerza, ¿qué trabajo se realiza?

2. Calcula la energía cinética de un carro con una masa de 1000 kg que viaja a una velocidad de 20 m/s.

3. Un objeto de 4 kg se encuentra en la azotea de un edificio a una altura de 15 metros. ¿Cuál es su energía potencial respecto al suelo? (Usa g = 9.8 m/s²).

4. Se aplica una fuerza horizontal de 50 N a una caja para moverla una distancia de 4 meetros sobre el suelo en línea recta. ¿Cuál es el trabajo realizado?

5. Se deja caer un objeto de 5 kg desde una altura de 10 metros. ¿Cuál es el trabajo realizado por la fuerza peso durante su caída? (Usa g = 9.8 m/s²).

6. Una persona jala un carrito con una fuerza de 80 N mediante una cuerda que forma un ángulo de 60° con la horizontal. Si el carrito se desplaza 5 metros, ¿cuánto trabajo se realiza?

Muchos éxitos, feliz día 🎊

18. Ley de gravitación universal

 

¡Hola a todos! 🌟

Cree en ti, da siempre lo mejor y recuerda que tu potencial para lograr cosas increíbles no tiene límites. 🎯

✏ Escribe lo siguiente en tu cuaderno 📖

LA LEY DE GRAVITACIÓN UNIVERSAL

Las fuerzas o interacciones fundamentales conocidas hasta ahora son cuatro: gravitatoria, electromagnética, nuclear fuerte y nuclear débil. 

La Ley de gravitación universal, formulada por Isaac Newton en 1687, describe la atracción gravitatoria entre dos cuerpos masivos. La ley se expresa matemáticamente como:

$\mathrm{F }= \mathrm{G\; (}\frac{m_{\mathrm{1\; * }}{m}_{\mathrm{2\; / }}}{r^{\mathrm{2) }}}$​​

Donde:

• $\mathrm{<u>F:</u>}$ es la fuerza de atracción gravitatoria entre dos cuerpos. (en Newtons: N)
• $\mathrm{<u>G:</u>}$ es la constante de gravitación universal, aproximadamente $6.674\times 10^{-11}\text{\hspace{0.17em}N*m2/Kg2}$
  
• $m_{\mathrm{1 }}$y $m_{\mathrm{2:}}$ son las masas de los dos cuerpos.
• $\mathrm{<u>r: </u>}$es la distancia entre los centros de masa de los dos cuerpos.

                                           

El campo gravitacional

El campo gravitacional es una región del espacio en la cual una masa experimenta una fuerza de atracción debido a la presencia de otra masa. Es una manera de describir cómo la gravedad actúa en un entorno determinado, y es una extensión del concepto de la Ley de Gravitación Universal.

👀 Presta atención 👂

👂 Lee lo siguiente 👀

La fuerza gravitacional se ve afectada por la masa de los objetos involucrados y la distancia entre ellos, mientras que la gravedad, en un sentido más amplio, describe cómo la presencia de masa afecta al espacio circundante. Ambos conceptos están intrínsecamente relacionados, y la "gravedad" en general se refiere al efecto de la atracción gravitacional que resulta de la presencia de masa en el espacio.

La gravedad en sí no es un fenómeno que se vea afectado en su propia existencia por la masa, sino que la presencia de masa es precisamente lo que causa la gravedad. La masa de un objeto determina la intensidad del campo gravitacional que genera y, por lo tanto, influye en la fuerza gravitacional que otros objetos experimentan debido a ese campo.

✏ Escribe lo siguiente en tu cuaderno 📖

💫Un objeto con mayor masa genera un campo gravitacional más intenso.

💫La fuerza gravitacional entre dos objetos aumenta si la masa de cualquiera de los objetos aumenta.

En esencia, la gravedad es una propiedad emergente que resulta de la presencia de masa y la interacción de esa masa con el espacio-tiempo (en el marco de la relatividad general). Por lo tanto, la masa siempre tiene un efecto directo en cómo se manifiesta la gravedad.

Practiquemos lo aprendido 📝

1. Calcula la fuerza de atracción gravitacional entre dos esferas de m1 = 5 Kg y m2 = 10 kg separadas por una distancia de 2m.

2. Dos masas de 4x10^13 Kg y 3x10^11 Kg se atraen con una fuerza de 3x10^-5 N. ¿Cuál es la distancia entre ellas?

3. Si la distancia entre dos masas se duplica (2r), ¿qué factor experimenta la fuerza gravitacional original (F)?

4. Una masa de 8 Kg experimenta una fuerza gravitacional de 4x10^-9 N debido a una segunda masa situada a 3 m de distancia. ¿Cuál es el valor de la segunda masa?

5. Estima la fuerza de atracción entre la Tierra m1 = 5,98 x 10^24 Kg y la Luna m2 = 7,35 x 10^22 Kg si la distancia media es r = 3,84 x 10^8 m.

Muchos éxitos, feliz día 🎊

17. Leyes de Kepler - Taller evaluativo

 

¡Hola a todos! 🌟

"Cada uno de ustedes tiene un potencial increíble, no teman equivocarse porque de eso se trata aprender”.  🎯

El día de hoy resolveremos el taller propuesto sobre el tema visto, el cual será desarrollado en parejas y lo deben entregar al finalizar la clase. 

Practiquemos lo aprendido 📝

1. Un planeta se encuentra en el punto más cercano al Sol (perihelio) moviéndose rápido, y luego va al punto más lejano (afelio). Si el radio vector barre áreas iguales en tiempos iguales, ¿cómo es la velocidad en el afelio comparada con el perihelio?

2. Un asteroide orbita el Sol a una distancia media de r = 4 UA (unidades astronómicas). ¿Cuál es su período orbital (T) en años?

3. El planeta A está a 1 UA del Sol y tarda 1 año. El planeta B está a 9 UA del Sol. ¿Cuánto tarda el planeta B en dar la vuelta al Sol?

4. Un planeta X tiene un período de 125 años alrededor de su estrella. ¿A qué distancia media (r) en unidades astronómicas se encuentra?

5. La órbita de la Tierra tiene una distancia mínima al Sol (perihelio) de 147 millones de km y una distancia máxima (afelio) de 152 millones de km. ¿Cuál es el valor del semieje mayor (a) de la órbita terrestre?

6. Un planeta barre un área de 2 x 10^9 Km^2 en un tiempo de 5 días mientras orbita su estrella. ¿Qué área barrerá ese mismo planeta en un tiempo total de 15 días?

Muchos éxitos, feliz día 🎊

16. Leyes de Kepler

 

¡Hola a todos! 🌟

"Cada uno de ustedes tiene un potencial increíble, no teman equivocarse porque de eso se trata aprender”.  🎯

✏ Escribe lo siguiente en tu cuaderno 📖

LAS LEYES DE KEPLER

Las leyes de Kepler describen el movimiento de los planetas alrededor del Sol y son fundamentales para la astronomía y la física. Johannes Kepler formuló estas leyes a principios del siglo XVII, basándose en las observaciones detalladas de Tycho Brahe.

👀 Presta atención 👂

Primera Ley de Kepler (Ley de las Órbitas)

"Los planetas se mueven en órbitas elípticas con el Sol en uno de los focos."

• Esto significa que la trayectoria de un planeta alrededor del Sol no es un círculo perfecto, sino una elipse. El Sol está situado en uno de los dos focos de la elipse, no en el centro.
• a = Rp + Ra/2

                                        

Segunda Ley de Kepler (Ley de las Áreas)

"El radio vector que une un planeta con el Sol barre áreas iguales en tiempos iguales."

• En otras palabras, un planeta se mueve más rápido cuando está más cerca del Sol y más lento cuando está más lejos del Sol. Esta ley implica que la velocidad de un planeta en su órbita no es constante, sino que varía dependiendo de su distancia al Sol.
• A1/t1 = A2/t2 = constante

                                          

Tercera Ley de Kepler (Ley de los Periodos)

"El cuadrado del periodo orbital de un planeta es proporcional al cubo de la distancia media del planeta al Sol.Esta ley muestra la relación entre los tamaños de las órbitas y el tiempo que emplea cada planeta en recorrerlas."

• Matemáticamente, esto se expresa como $^$^3 o como T$^$$^3 = constante$, donde $T$ es el periodo orbital (el tiempo que tarda un planeta en dar una vuelta completa alrededor del Sol) y a o r es el semieje mayor de la órbita (la distancia media del planeta al Sol). Esta ley muestra que los planetas más alejados del Sol tienen periodos orbitales más largos.

Muchos éxitos, feliz día 🎊

15. Repaso de las leyes de Newton

 

¡Hola a todos! 🌟

"No importa si el camino se pone difícil; lo importante es que nunca se detienen. ¡Que tengan una hermosa semana!"🎯

El dia de hoy haremos un repado de las leyes de Newton 

👀 Presta atención 👂

Menciona 5 ejemplos de la primera ley: la inercia

Menciona 5 ejemplos de la segunda ley: la dinámica

Menciona 5 ejemplos de la tercera ley: acción y reacción

Practiquemos lo aprendido 📝

Solucionemos juntos las siguientes situaciones:

1. ¿Qué fuerza neta se requiere para acelerar un objeto de 4,5Kg a razón de 1,5m/s2?

2. Una caja de 25Kg recibe una fuerza horizontal de 250N. ¿Cuál es la aceleración que experimenta?

3. Un libro está en reposo sobre una mesa. Si nadie lo toca ni lo empuja, ¿qué le ocurre?

4. Si una persona empuja una pared con una fuerza de 50N hacia adelante, ¿con qué fuerza empuja la pared a la persona?

5. Un vagón viaja en una línea recta a una velocidad constante de 10m/s. Si no cambia su velocidad, ¿cuál es la fuerza neta sobre el vagón?

6. ¿Qué fuerza (F) se necesita para mover una caja de 4Kg con una aceleración (a) de 3m/s2?

7. A un carrito de compras de 5Kg se le aplica una fuerza de 20N. ¿Qué aceleración adquiere?

8. Si una fuerza de 30N produce una aceleración de 6m/s2 en un objeto, ¿cuál es la masa de ese objeto?

Muchos éxitos, feliz día 🎊