1. Equilibrio
2. Ley de Hooke
3. Fuerzas en los gases ideales y fuerzas en líquidos
1. EQUILIBRIO: es el estado de un cuerpo cuando la suma de todas las fuerzas y momentos que actúan en él se contrarrestan
Un cuerpo permanece en equilibrio si la vertical que pasa por el centro de masas cae en la base de sustentación
Un cuerpo siempre encuentra su estabilidad en la posición de mínima energía de su centro de masas
El equilibrio es mucho mas estable cuanto mas bajo esté, por lo que al bajar el centro de masa se consigue equilibrio
CENTRO DE MASAS: energia que tiene un cuerpo por su posición:
- punto imaginario que todo cuerpo tiene
- simplifica las fuerzas
- coincide con el centro geométrico
- es igual al centro de gravedad
- la vertical pasa siempre por el centro de masas (donde se cruzan/cortan)
- Ejemplo: (centro de masas de una figura irregular)
ESTABILIDAD DE UN CUERPO: el equilibrio de un cuerpo puede clasificarse según tres categorias: (Ejemplo bola)
- Equilibrio estable: al aplicar fuerza vuelve a su posición inicial
- Equilibrio inestable: al aplicar fuerza se aleja del equilibrio
- Equilibrio indiferente: al aplicar fuerza mantiene la misma posición
EN EL AULA:
- Experimento con lata
- Experimento con tenedores
- Experimento del "barco"
- Experimento de la torre
PRÁCTICA PARA DETERMINAR EL CENTRO DE MASAS DE UN EXPERIMENTO IRREGULAR:
- Lata
- Agua
- papel
- cartón
- hilo
PASOS:
- Coloca la lata en posición inclinada. Deberás ir poco a poco añadiendo agua hasta conseguirlo
- Una vez en esta posición debes imaginar cómo se encuentra el agua en su interior y
- Hacer un dibujo lo mas exacto posible. Puedes ayudarte pintando la lata derecha y luego inclinando el contenido....¡Utiliza tu imaginación!
- Cuando tengas el dibujo tendrás que recortarlo y pasarlo a cartón
- Lo siguiente será hallar el centro de masa, es decir, el centro de gravedad del cartón, que se encontrará en un lugar muy parecido al del agua
- Recoger y limpiar
2.LEY DE HOOKE: La ley de la elasticidad de Hooke establece que el alargamiento de un muelle es directamente proporcional al módulo de la fuerza que se le aplique, siempre y cuando dicho muelle no sea deformado
donde:
- F: es el módulo de la fuerza que se aplica sobre el muelle.
- k: es la constante elástica del muelle, que relaciona fuerza y alargamiento. Cuanto mayor es su valor más trabajo costará estirar el muelle.
- x0: es la longitud del muelle sin aplicar la fuerza.
- x: es la longitud del muelle con la fuerza aplicada.
PRÁCTICA PARA DETERMINAR ELALARGAMIENTO DE UN MUELLE CON RESPECTO AL PESO DE UNA BOLAS:
MATERIALES:
- Vaso de plático
- 4-5 bolas
- Muelle
- Soporte
- Regla
- Báscula
PASOS:
- Procede a montar y colocar cada ekemento en su lugar correspondiente para conseguir un resultado adecuado y coerente
- Primero debemos conocer el peso de las bolas que incorporaremos al experimento, pésalas en la báscula una a una, anotando los resultados
- En cuanto al dispositivo, marca la posición del gancho del mueble sobre la regla graduado
- A contienuación, incorpora en el baso la primera bola, y anota sobre la regla graduada la nueva posición del muelle. La distancia entre ambas es el alargamiento experimentado del muelle
- Repite el anterior paso al menos cinco veces, colocando distintas bolas, con distinto peso
- Realiza una tabla con los resultados obtenidos
3. FUERZAS DE LOS GASES IDEALES: conjunto de átomos o moléculas que se mueven libremente sin interacciones
GASES:
- son moléculas en movimiento que producen fuerzas
- La presión, el volumen y la temperatura son las variables de estado de un gas
LEYES DE LOS GASES:
LEY DE BOYLE:
Relación entre la presión y el volumen de un gas cuando la temperatura es constante
Fue descubierta por Robert Boyle en 1662.
El volumen es inversamente proporcional a la presión:
•Si la presión aumenta, el volumen disminuye.
•Si la presión disminuye, el volumen aumenta.
•Si la presión disminuye, el volumen aumenta.
LEY DE CHARLES:
Relación entre la temperatura y el volumen de un gas cuando la presión es constante
En 1787 lo estudió Jack Charles
El volumen es directamente proporcional a la temperatura del gas:
•Si la temperatura aumenta, el volumen del gas aumenta.
•Si la temperatura del gas disminuye, el volumen disminuye.
•Si la temperatura del gas disminuye, el volumen disminuye.
LEY DE GAY-LUSSAC:
Relación entre la presión y la temperatura de un gas cuando el volumen es constante
Fue enunciada por Joseph Louis Gay-Lussac a principios de 1800
La presión del gas es directamente proporcional a su temperatura:
•Si aumentamos la temperatura, aumentará la presión.
•Si disminuimos la temperatura, disminuirá la presión.
•Si disminuimos la temperatura, disminuirá la presión.
CONCLUSIÓN: El nº de moles no varia
Curiosamente, si a un mol de un gas cualquiera le medimos estas variables y si multiplicamos la presión, por el volumen y lo dividimos por la temperatura, en Kelvin,
nos dará 0,082.
Da igual la naturaleza del gas o que le cambiemos alguna de estas
variables, las otras se modificarán solas para dar el mismo resultado de esa operación.
Cuanto más se ajuste un gas a este resultado más ideal es.
Presión atmosférica • Volumen ____________________________
Temperatura
EXPERIMENTACIÓN: con éstas prácticas comprobamos las leyes de los gases ideales, es decir, observamos el comportamiento del aire cuando una de las variables es modificada
Experiencia 1:
Materiales:
Soporte
Tubo de ensayo
Globo
Mechero de alcohol
Procedimiento:
1. Hemos vertido unas gotas de agua en el tubo
2. Tapamos la abertua del tubo con un globo en su estado normal
4. Reacción: se podía comprobar como se hinchaba el globo poco a poco.
5. Apagar el mechero, que al dejar de aplicar calor también se podía comprobar como disminuía el tamaño del globo.
Conclusión: al aumentar la temperatura, aumenta el volumen, por lo que la constante es la presión
¡Ojo! varía la temperatura, no la cantidad de aire
Experiencia 2:
Materiales:
Soporte
Tubo de ensayo
Tapón
Mechero de alcohol
Procedimiento:
1. Colocar dentro del tubo de ensayo unas gotas de agua
Procedimiento:
1. Colocar dentro del tubo de ensayo unas gotas de agua
2. Colocar el tapón suavemente, ni flojo, ni fuerte, en la boca
4. Que apunté a un espacio vacío
5. Reacción: Podremos observar que el tapón sale disparado.
Conclusión: al aumentar la temperatura del tubo de ensayo, aumenta la presión, por lo que el volumen es constante
¡OJO! sitúa el tubo de ensayo a una zona vacia
Experiencia 3:
Materiales:
Lata de refresco
Pinzas
Cuenco
Agua
Mechero de alcohol
Procedimiento:
1. Coger la lata con las pinzas y vierte un poco de agua en su interior
2. Llenar el cuenco de agua
3. Calentar la lata
4. Cuando esté lo suficientemente caliente ( sale vapor), introducirla bocabajo y despacio en el cuenco hondo con agua
5. Reacción y conclusión: podremos observar que el agua del recipiente se introduce en la lata y esto se debe a que como la temperatura del agua es más fría que la que hay dentro de la lata hace que la Tª y la presión de ella también disminuya, siendo el volumen la constante
5. Reacción y conclusión: podremos observar que el agua del recipiente se introduce en la lata y esto se debe a que como la temperatura del agua es más fría que la que hay dentro de la lata hace que la Tª y la presión de ella también disminuya, siendo el volumen la constante
Experiencia 4:
Materiales:
Procedimiento:
1. Coger la lata con las pinzas y vierte un poco de agua en su interior
2. Llenar el cuenco de agua
3. Calentar la lata
4. Cuando esté lo suficientemente caliente ( sale vapor), introducirla bocabajo y muy rápido en el cuenco
5. Reacción y conclusión: podremos observar que lata se contrae y se deforma rápidamente, ocurriendo la inversa de la experiencia anterior, pero manteniendo el volumen constante
Experiencia 5:
Materiales:
Matraz de boca ancha
Huevo duro o globo pequeño hinchado
Mechero de alcohol o cerillas
Procedimiento:
1. Vértice agua en el matraz
2. Colocar el globo sobre la boca del matraz
3. Calentar el matraz
4. Apara el mechero
5. Esperar a que se enfríe el matraz
6. Reacción: el globo se introduce en el matraz
Conclusión: la presión aumenta cuando aumenta la temperatura, por lo que la constante es el volumen
¿Por qué se mete con frío?
Al haber menos presión dentro del matraz, hace que el globo tienda a irse hacia dentro, ya que las partículas del globo empujan hacia abajo
¿Por qué sale al soplar?
Al soplar dentro del matraz, metes mas moléculas en él, por lo que la presión en el matraz aumenta empujando al globo hacia el exterior
DESTACABLE:
Añadimos agua para evitar roturas
AIRE + AGUA = VAPOR DE AGUA
(pero lo que nos interesa es el efecto de aire)