Fsica GeneralResumen Unidad 3

Jos Daniel Garzn Anacona

Cdigo: 1061687217

Presentado a:Gilma Paola Trujillo

Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNADEscuela de Ciencias Agrcolas, Pecuarias y del Medio Ambiente ECAPMAIngeniera Ambiental Abril, 2015

Desarrollo resumenTema 1: Movimiento oscilatorio (Serway & Jewett Jr., 2008)4 Un bloque de 200 g se une a un resorte horizontal y ejecuta movimiento armnico simple con un periodo de 0.250 s. La energa total del sistema es de 2.00 J. Encuentre a) la constante de fuerza del resorte y b) la amplitud del movimientoPara dar solucin a este problema se debe analizar los conceptos referentes al movimiento armnico simple especficamente, Partcula en movimiento armnico simple A, llamada la amplitud del movimiento, es simplemente el mximo valor de la posicin de la partcula en la direccin x positiva o negativa. La constante w se llama frecuencia angular y tiene unidades1 de rad/s. Su formula es:

Adems el concepto de El periodo T del movimiento es el intervalo de tiempo requerido para que la partcula pase a travs de un ciclo completo de su movimiento, Es decir, los valores de x y v para la particula en el tiempo t iguala los valores de x y v en el tiempo t + T. Porque la fase aumenta en 2 radianes en un intervalo de tiempo de T

FrecuenciaEl inverso del periodo se llama frecuencia f del movimiento. Mientras que el periodo es el intervalo de tiempo por oscilacin, la frecuencia representa el nmero de oscilaciones que experimenta la partcula por unidad de intervalo de tiempo:

Otra ecuacion a utilizar para la solucion de este problemaa es la formula de la energia de la cual posteriormente utilizaremos para despejar un valor desconocido como lo es la amplitud del movimiento:

Tema 2: Movimiento ondulatorio (Serway & Jewett Jr., 2008)8. Una estacin sismogrfica recibe ondas S y P de un terremoto, separadas 17.3 s. Suponga que las ondas viajaron sobre la misma trayectoria con magnitudes de velocidad de 4.50 km/s y 7.80 km/s. Encuentre la distancia desde el sismgrafo al epicentro del terremotoPara la solucin de este problema debemos indagar sobre los conceptos de:Elementos de una onda: Cresta: La cresta es el punto de mxima elongacin o mxima amplitud de la onda; es decir, el punto de la onda ms separado de su posicin de reposo. Perodo (T): El periodo es el tiempo que tarda la onda en ir de un punto de mxima amplitud al siguiente. Amplitud (A): La amplitud es la distancia vertical entre una cresta y el punto medio de la onda. Ntese que pueden existir ondas cuya amplitud sea variable, es decir, crezca o decrezca con el paso del tiempo. Frecuencia (f): Nmero de veces que es repetida dicha vibracin por unidad de tiempo. En otras palabras, es una simple repeticin de valores por un perodo determinado. Valle: Es el punto ms bajo de una onda. Longitud de onda (A): Es la distancia que hay entre el mismo punto de dos ondulaciones consecutivas, o la distancia entre dos crestas consecutivas. Nodo: es el punto donde la onda cruza la lnea de equilibrioElongacin (X): es la distancia que hay, en forma perpendicular, entre un punto de la onda y la lnea de equilibrio. Ciclo: es una oscilacin, o viaje completo de ida y vuelta. Velocidad de propagacin (V): es la velocidad a la que se propaga el movimiento ondulatorio. Su valor es el cociente de la longitud de onda y su perodo.

En este caso vamos a utilizar esta ecuacin para poder hallar la distancia del hipocentro al sismgrafo, el periodo se multiplica con la velocidad y despejamos la longitud de ondaTema 3: Temperatura (Serway & Jewett Jr., 2008)13. El punto de fusin del oro es 1 064C, y su punto de ebullicin es 2 660C. a) Exprese estas temperaturas en kelvins. b) Calcule la diferencia entre estas temperaturas en grados Celsius y en kelvinsPara dar solucin a este problema debemos analizar los conceptos relacionados a:ESCALAS DE TEMPERATURAEn la actualidad es muy comn el uso de los grados centgrados, y en el mbito cientfico se utiliza la escala de grados Kelvin. En los pases anglosajones es comn el uso de la escala Fahrenheit. Estas son las tres ms importantes escalas utilizadas en la actualidad, en el futuro se espera la unificacin a una sola escala de temperatura. La descripcin de cada una de las escalas la haremos a continuacin.Escala Kelvin: Es denominada as en honor a William Thompson "Lord Kelvin" (1824-1907). Utiliza como unidad de medida el Kelvin, que se denota como K. Siendo esta unidad la fundamental en el S.I.El cero absoluto se considera el inicio de la temperatura, 0 K, el cual corresponde al punto de menor energa interna de un sistema. 273.16 K corresponden a el punto de fusin del agua y 373.16 K corresponden al punto de ebullicin del agua a una presin atmosfrica igual a la presin sobre el nivel del mar. Es la unidad usada en los laboratorios a nivel mundial.Escala Celsius: Llamada de esta forma en honor a Anders Celsius, (1701-1744). Tiene como unidad de medida el grado centgrado, el cual se denota por C. Al punto de fusin del agua le asigna una temperatura de 0 C, y al punto de ebullicin se le asigna un valor de 100 C. En esta escala un grado centgrado es equivalente a un grado Kelvin. Es la unidad mas corrientemente usada. En esta escala el cero absoluto corresponde a -273.16 C.Escala Fahrenheit: Se denomina de esta forma en honor a Gabriel Fahrenheit (1686 -1736), tiene como unidad de medida el grado Fahrenheit, el cual se denota como F. Al punto de fusin del hielo se le asigna un valor de 32 F y al punto de ebullicin del agua un valor de 212 F de tal forma que entre los dos puntos de referencia hay en total 180 F.Un grado centgrado o kelvin equivale a 9/5 F. El cero absoluto equivale a -460 F. Es una unidad muy usada en pases anglosajones.Las relaciones entre las escalas de temperatura se pueden determinar fcilmente con ayuda de las anteriores descripciones, as:

Tema 4: Primera ley de la termodinmica (Serway & Jewett Jr., 2008)22. Un gas ideal inicialmente a 300 K experimenta una expansin isobrica a 2.50 kPa. Si el volumen aumenta de 1.00 m3 a 3.00 m3 y se transfieren 12.5 kJ al gas por calor, cules son a) el cambio en su energa interna y b) su temperatura final?Para dar solucin a este problema debemos conocer acerca de:La primera ley de la termodinmicaEstablece que, cuando un sistema se somete a un cambio de un estado a otro, el Cambio en su energa interna es: E Int Q W Donde Q es la energa transferida al sistema por calor y W es el trabajo consumido en el sistema. Aunque Q y W Dependen de la trayectoria tomada del estado inicial al estado final, la cantidad E int no depende de la trayectoria. El trabajo consumido en un gas a medida que su volumen cambia de algn valor Inicial Vi a algn valor final Vf es:

Donde P es la presin del gas, que puede variar durante el proceso. Para evaluar W, el proceso debe estar completamente especificado; esto es: P y V se deben conocer durante cada etapa. El trabajo consumido depende de la Trayectoria que se sigue entre los estados inicial y final. Un proceso isobrico es el que se presenta a presin constante. El trabajo invertido en un gas en tal proceso es:

La energa interna es toda la energa de un sistema que se asocia con los componentes microscpicos del sistema. La energa interna incluye energa cintica de traslacin aleatoria, rotacin y vibracin de molculas, energa potencial vibratoria dentro de las molculas y energa potencial entre molculas.El calor Es la transferencia de energa a travs de la frontera de un sistema, que resulta de una diferencia de temperatura entre el sistema y sus alrededores. El smbolo Q representa la cantidad de energa transferida por este proceso.La ecuacin general de los gases ideales: Consideremos una determinada cantidad de gas ideal confinado en un recipiente donde se puede variar la presin, el volumen y la temperatura, pero manteniendo la masa constante, o sea, sin alterar el nmero de moles. A partir de la ecuacin de Clapeyron, podemos establecer la siguiente relacin:PV=n RT o la relacin = pV1 = nRT1, pV2 = nRT2

Tema 5: Teora cintica de los gases (Serway & Jewett Jr., 2008)25 En un proceso a volumen constante se transfieren 209 J de energa por calor a 1.00 mol de un gas monoatmico ideal inicialmente a 300 K. Encuentre a) el aumento en energa interna del gas, b) el trabajo consumido en l y c) su temperatura final.

Para dar solucin a este problema debemos conocer acerca de:El trabajo consumido en un gas a medida que su volumen cambia de algn valor Inicial Vi a algn valor final Vf es :

Donde P es la presin del gas, que puede variar durante el proceso. Para evaluar W, el proceso debe estar completamente especificado; esto es: P y V se deben conocer durante cada etapa. El trabajo consumido depende de la Trayectoria que se sigue entre los estados inicial y final.La primera ley de la termodinmica establece que, cuando un sistema se somete a un cambio de un estado a otro, el Cambio en su energa interna es: Eint Q W Donde Q es la energa transferida al sistema por calor y W es el trabajo consumido en el sistema. Aunque Q y W Dependen de la trayectoria tomada del estado inicial al estado final, la cantidad E int no depende de la trayectoria.La teora cintica de los gases explica las caractersticas y propiedades de la materia en general, y establece que el calor y el movimiento estn relacionados, que las partculas de toda materia estn en movimiento hasta cierto punto y que el calor es una seal de este movimiento.

La teora cintica de los gases considera que los gases estn compuestos por las molculas, partculas discretas, individuales y separadas. La distancia que existe entre estas partculas es muy grande comparada con su propio tamao, y el volumen total ocupado por tales corpsculos es slo una fraccin pequea del volumen ocupado por todo el gas. por tanto, al considerar el volumen de un gas debe tenerse en cuenta en primer lugar un espacio vaco en ese volumen.

El gas deja muchos espacios vacos y esto explica la alta comprensibilidad, la baja densidad y la gran miscibilidad de unos con otros.

Hay que tener en cuenta que:1. No existen fuerzas de atraccin entre la molculas de un gas.2. Las molculas de los gases se mueven constantemente en lnea recta por lo que poseen energa cintica.3. En el movimiento, las molculas de los gases chocan elsticamente unas con otras y con las paredes del recipiente que las contiene en una forma perfectamente aleatoria.4. La frecuencia de las colisiones con las paredes del recipiente explica la presin que ejercen los gases.5. La energa de tales partculas puede ser convertida en calor o en otra forma de energa. pero la energa cintica total de las molculas permanecer constante si el volumen y la temperatura del gas no varan; por ello, la presin de un gas es constante si la temperatura y el volumen no cambian.

Recordemos que son gases ideales aquellos que cumplen el modelo de la teora cintica molecular.

A temperatura y volumen constante, la presin (P) de un gas es directamente proporcional al nmero de molculas expresadas como moles n. Esto se representa matemticamente mediante la ecuacin: P=kn.

En un estado de temperatura y presin, un nmero determinado de moles de un gas ocupa un volumen (V), el cual puede ser calculado correlacionando todas las leyes descritas con anterioridad.

P=kT P=kn P=(1/V)

El producto de dos o ms constantes (kkk) involucra las dependencias totales del comportamiento de un gas respecto a sus variables de estado P,V,T. Este producto se resume en una sola constante llamada R, que se denomina constante universal de los gases.

En CNPT, el valor de R es 0.0082atm*l/mol*K

A un gas en cualquier condicin de T y P, puede calculrsele el V aplicando la ecuacin de estado.

DondeQes la cantidad total de transferencia de calor hacia o desde el sistema,Wes el trabajo total e incluye trabajo elctrico, mecnico y de frontera; yUes la energa interna del sistema.

Bibliografa Garca, Franco, . (2013). El Curso Interactivo de Fsica en Internet. Retrieved from http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_/oscilaciones/oscilacion.htmlGarca, Franco, . (2013). El Curso Interactivo de Fsica en Internet. Retrieved from [http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_/ondas/ondas.html#movimiento]