martes, 24 de junio de 2014

PARCIAL 3

Sólido


Para otros usos de este término, véase Sólido (desambiguación).
Cubo de hielo (agua en estado sólido).
Un cuerpo sólido es uno de los cuatro estados de agregación de la materia(siendo los otros gas, líquido, plasma y el Bose-Einstein), se caracteriza porque opone resistencia a cambios de forma y de volumen. Sus partículas se encuentran juntas y correctamente ordenadas. Las moléculas de un sólido tienen una gran cohesión y adoptan formas bien definidas. Existen varias disciplinas que estudian los sólidos:
Manteniendo constante la presión a baja temperatura los cuerpos se presentan en forma sólida y encontrándose entrelazados formando generalmente estructuras cristalinas. Esto confiere al cuerpo la capacidad de soportar fuerzas sin deformación aparente. Son, por tanto, agregados generalmente rígidos, incompresibles (que no pueden ser comprimidos), duros y resistentes. Poseen volumen constante y no se difunden, ya que no pueden desplazarse.
El sólido más ligero conocido es un material artificial el aerogel con una densidad de 3 mg/cm3 ó 3 kg/m3, el vidrio, que tiene una densidad de 1,9 g/cm³, mientras que el más denso es un metal, el osmio (Os), que tiene una densidad de 22,6 g/cm³.[cita requerida]

Propiedades de los sólidos[editar]

  • Elasticidad: Un sólido no recupera su forma original cuando es deformado. Un resorte es un objeto en que podemos observar esta propiedad ya que vuelve a su forma original.
  • Fragilidad: Un sólido puede romperse en muchos fragmentos (quebradizo).
  • Dureza: hay sólidos que no pueden ser rayados por otros más blandos. El diamante es un sólido con dureza elevada.
  • Forma definida: Tienen forma definida, son relativamente rígidos y no fluyen como lo hacen los gases y los líquidos, excepto bajo presiones extremas del medio.
  • Alta densidad: Los sólidos tienen densidades relativamente altas debido a la cercanía de sus moléculas por eso se dice que son más “pesados”
  • Flotación: Algunos sólidos cumplen con esta propiedad, solo si su densidad es menor a la del líquido en el cual se coloca.
  • Inercia: es la dificultad o resistencia que opone un sistema físico o un sistema social a posibles cambios, en el caso de los sólidos pone resistencia a cambiar su estado de reposo.
  • Tenacidad: En ciencia de los Materiales la tenacidad es la resistencia que opone un material a que se propaguen fisuras o grietas.
  • Maleabilidad: Es la propiedad de la materia, que presentan los cuerpos a ser labrados por deformación. La maleabilidad permite la obtención de delgadas láminas de material sin que éste se rompa, teniendo en común que no existe ningún método para cuantificarlas.
  • Ductilidad: La ductilidad se refiere a la propiedad de los sólidos de poder obtener hilos de ellas.

    Elasticidad (mecánica de sólidos)

    Una varilla elástica vibrando, es un ejemplo de sistema donde la energía potencial elástica se transforma en energía cinética y viceversa.
    En física el término elasticidad designa la propiedad mecánica de ciertos materiales de sufrir deformaciones reversibles cuando se encuentran sujetos a la acción de fuerzas exteriores y de recuperar la forma original si estas fuerzas exteriores se eliminan.

    Introducción[editar]

    La elasticidad es estudiada por la teoría de la elasticidad, que a su vez es parte de la mecánica de sólidos deformables. La teoría de la elasticidad (ETE) como la mecánica de sólidos (MS) deformables describe cómo un sólido (o fluido totalmente confinado) se mueve y deforma como respuesta a fuerzas exteriores. La diferencia entre la TE y la MS es que la primera sólo trata sólidos en que las deformaciones son termodinámicamente reversibles y en los que el estado tensiones \boldsymbol{\sigma} en un punto \mathbf{x} en un instante dado dependen sólo de las deformaciones \boldsymbol{\varepsilon} en el mismo punto y no de las deformaciones anteriores (ni el valor de otras magnitudes en un instante anterior). Para un sólido elástico la ecuación constitutivafuncionalmente es de la forma:
    \boldsymbol{\sigma}(\mathbf{x},t) = \hat{T}(\boldsymbol{\varepsilon}(\mathbf{x},t);\mathbf{x}), \qquad \qquad \hat{T}:\mathcal{T}_2(\R^3) \times \R^3 \to \mathcal{T}_2(\R^3)
    donde \scriptstyle \mathcal{T}_2(\R^3) denota el conjunto de tensores simétricos de segundo orden del espacio euclídeo. Si el sólido es homogéneo el valor de la función anterior no dependerá del segundo argumento.
    La propiedad elástica de los materiales está relacionada, como se ha mencionado, con la capacidad de un sólido de sufrirtransformaciones termodinámicas reversibles e independencia de la velocidad de deformación (los sólidos viscoelásticos y los fluidos, por ejemplo, presentan tensiones dependientes de la velocidad de deformación). Cuando sobre un sólido deformable actúan fuerzas exteriores y éste se deforma se produce un trabajo de estas fuerzas que se almacena en el cuerpo en forma de energía potencial elástica y por tanto se producirá un aumento de la energía interna. El sólido se comportará elásticamente si este incremento de energía puede realizarse de forma reversible, en este caso se dice que el sólido es elástico.

    Densidad

    Para otros usos de este término, véase Densidad (desambiguación).
    En física y química, la densidad (símbolo ρ) es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa en un determinadovolumen de una sustancia. La densidad media es la razón entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa.
    \rho = \frac{m}{V}\,
    Si un cuerpo no tiene una distribución uniforme de la masa en todos sus puntos la densidad alrededor de un punto puede diferir de la densidad media. Si se considera una sucesión pequeños volúmenes decrecientes \Delta V_k (convergiendo hacia un volumen muy pequeño) y estén centrados alrededor de un punto, siendo \Delta m_k la masa contenida en cada uno de los volúmenes anteriores, la densidad en el punto común a todos esos volúmenes:
    \rho(x) = \lim_{k \to \infty} \frac{\Delta m_k}{\Delta V_k} \approx \frac{dm}{dV}
    La unidad es kg/m³ en el SI.
    Como ejemplo, un objeto de plomo es más denso que otro de corcho, con independencia del tamaño y masa.

    Historia[editar]

    Según una conocida anécdota, Arquímedes recibió el encargo de determinar si el orfebre de Hierón II de Siracusadesfalcaba el oro durante la fabricación de una corona dedicada a los dioses, sustituyéndolo por otro metal más barato (proceso conocido como aleación).1 Arquímedes sabía que la corona, de forma irregular, podría ser aplastada o fundida en un cubo cuyo volumen se puede calcular fácilmente comparado con la masa. Pero el rey no estaba de acuerdo con estos métodos, pues habrían supuesto la destrucción de la corona.
    Desconcertado, Arquímedes se dio un relajante baño de inmersión, y observando la subida del agua caliente cuando él entraba en ella, descubrió que podía calcular el volumen de la corona de oro mediante el desplazamiento del agua. Supuestamente, al hacer este descubrimiento salió corriendo desnudo por las calles gritando: "¡Eureka! ¡Eureka!" (Εύρηκα! en griego, que significa: "Lo encontré"). Como resultado, el término "Eureka" entró en el lenguaje común, y se utiliza hoy para indicar un momento de iluminación. La historia apareció por primera vez de forma escrita en De Architectura de Marco Vitruvio, dos siglos después de que supuestamente tuviese lugar.2 Sin embargo, algunos estudiosos han dudado de la veracidad de este relato, diciendo (entre otras cosas) que el método habría exigido medidas exactas que habrían sido difíciles de hacer en ese momento.3 4

    Peso específico


    Se le llama peso específico a la relación entre el peso de una sustancia y su volumen.
    Su expresión de cálculo es:
    \gamma = \frac {P}{V} = \frac {m g}{V}= \rho\ g
    siendo,
    \gamma\,, el peso específico;
    P\,, el peso de la sustancia;
    V\,, el volumen de la sustancia;
    \rho\,, la densidad de la sustancia;
    m\,, la masa de la sustancia;
    g\,, la aceleración de la gravedad.

    Unidades[editar]

    Como el kilogramo–fuerza representa el peso de un kilogramo —en la Tierra—, el valor numérico de esta magnitud, expresada en kgf/m3, es el mismo que el de la densidad, expresada en kg/m3.
    Por ende, está íntimamente ligado al concepto de densidad, que es de uso fácil en unidades terrestres, aunque confuso según el SI. Como consecuencia de ello, su uso está muy limitado. Incluso, en Física resulta incorrecto.[cita requerida]

    Normativa internacional[editar]

    Aplicado a una magnitud física, el término específico significa «por unidad de masa».1

    Líquido

    Para el término económico, véase Liquidez.
    El líquido es un estado de agregación de la materia en forma de fluido altamente incompresible lo que significa que suvolumen es, bastante aproximado, en un rango grande de presión. Es el único estado con un volumen definido, pero no forma fija. Un líquido está formado por pequeñas partículas vibrantes de la materia, como los átomos y las moléculas, unidas por enlaces intermoleculares. El agua es, con mucho, el líquido más común en la Tierra y el más abundante. Como un gas, un líquido es capaz de fluir y tomar la forma de un recipiente. A diferencia de un gas, un líquido no se dispersa para llenar cada espacio de un contenedor, y mantiene una densidad bastante constante. Una característica distintiva del estado líquido es la tensión superficial, dando lugar a fenómenos humectantes.
    En el contexto del Sistema Internacional de Unidades no se permiten otros usos del término «específico».
    De acuerdo con la normativa del «Bureau International des Poids et Mesures», la inaceptabilidad de la expresión peso específico se basa en que su significado sería peso por unidad de masa, esto es newtons por kilogramo (N/kg), en tanto que el erróneamente asignado es el de ­«peso por unidad de volumen», o sea newtons por metro cúbico (N/m3). Su denominación correcta sería «densidad de peso».

    Presión

    Para otros usos de este término, véase Presión (desambiguación).
    Distribución de presiones sobre un cilindro que se mueve a velocidad constante en el seno de un fluido ideal.
    Esquema; se representa cada "elemento" con una fuerza dP y un área dS.
    Animación: efecto de la presión en el volumen de un gas.
    La 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 un newton actuando uniformemente en un metro cuadrado. 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 unapulgada cuadrada.{{

  • Empuje

    El empuje es una fuerza de reacción descrita cuantitativamente por la tercera ley de Newton. Cuando un sistema expele oacelera masa en una dirección (acción), la masa acelerada causará una fuerza igual en dirección contraria (reacción). Matemáticamente esto significa que la fuerza total experimentada por un sistema se acelera con una masa m que es igual y opuesto a m veces la aceleración a, experimentada por la masa:
    \sum^{}_{} \vec F = m \vec a

    Ejemplos[editar]

    Un avión genera empuje hacia adelante cuando la hélice que gira, empuja el aire o expulsa los gases expansivos del reactor, hacia atrás del avión. El empuje hacia adelante es proporcional a la masa del aire multiplicada por la velocidad media del flujo de aire.
    Similarmente, un barco genera empuje hacia adelante (o hacia atrás) cuando la hélice empuja agua hacia atrás (o hacia adelante). El empuje resultante empuja al barco en dirección contraria a la suma del cambio de momento del agua que fluye a través de la hélice.
    Un cohete (y toda la masa unida a él) es propulsado hacia adelante por un empuje igual y en dirección opuesta a la masa multiplicada por su velocidad respecto al cohete.

  • Fuerzas sobre un perfil alar.

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