miércoles, 10 de noviembre de 2010

Movimiento Rectilíneo Uniforme (sala TELMEX)

El Movimiento Rectilíneo Uniforme

- En Internet, individualmente indagaran el tema: El movimiento Rectilíneo Uniforme.

- Describir y anotar bibliografía

Un movimiento rectilíneo uniforme es aquél cuya velocidad es constante, por lo tanto, la aceleración es cero.

Con base a la primera Ley de Newton toda partícula permanece en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme cuando no hay una fuerza neta que actúe sobre el cuerpo.

Webliografía:

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cinematica/rectilineo/rectilineo.htm#uniforme

http://shibiz.tripod.com/id9.html

- ¿Podrá ponerse en movimiento un cuerpo, sólo a expensas de sus fuerzas internas?

- No.

- Discusión en equipo de la respuesta a la pregunta anterior:

- Porque requiere de una fuerza externa para poder hacer un movimiento o posición; ya que alteran el movimiento de las partículas en estas.

Cada equipo presenta al grupo sus respuestas y se llega a un consenso de la respuesta:

De la actividad experimental se obtuvieron los datos de distancia recorrida por el móvil y el tiempo, calcular la velocidad, graficar en Excel distancia-velocidad y pegar la gráfica en este documento.

Tabulación Gráfica.

Distancia cm

Tiempo segundos

Velocidad cm/seg

0.5

40 cm/seg

1.1

36.36 cm/seg

1.7

35.3 cm/seg

2.1

38.1 cm/seg

100

2.8

35.7 cm/seg

120

3.5

34.3 cm/seg.

Azul: Distancia

Rojo: Velocidad

En equipo analizar los resultados obtenidos y escribir su conclusión:

La velocidad fue no fue una variable constante; en cambio la distancia fue constante, así como se muestra en la gráfica.

Localizar en Internet el: Simulador del Movimiento Rectilíneo Uniforme, de acuerdo a la escala del simulador, obtener seis datos de distancia y el tiempo de recorrido para calcular la velocidad del móvil. Graficar en Excel distancia-velocidad y pegar la gráfica en este documento.

Tabulación Gráfica

Lectura

Distancia cm

Tiempo segundos

Velocidad cm/seg

4.3

1.9

7.1

1.50

1.75

14.7

1.76

17.9

1.78

22.6

1.77

Azul: Distancia

Rojo: Velocidad

Escribir la dirección del simulador utilizado:

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cinematica/practica/practica.htm

En equipo analizar los resultados obtenidos y escribir su conclusión:

Comparar las conclusiones obtenidas del experimento con las del Simulador y escribir las conclusiones finales con referencia a la Pregunta inicial:

El movimiento requiere de la variación en las magnitudes tanto la velocidad como la distancia de otra forma no se puede dar.

Máquinas térmicas y eficiencia de máquinas ideales y reales

La eficiencia en una maquina térmica es la relación entre el trabajo mecánico producido y el calor suministrado, la formulas es la siguiente:

e = T / Q1 = (Q1-Q2)/Q1 = (T1-T2)/T1 donde:
T = trabajo mecánico (cal, Joule)
Q1 = calor suministrado (cal, Joule)
Q2 = calor obtenido (cal, Joule)
T1 = trabajo de entrada (cal, Joule)
T2 = trabajo de salida (cal, Joule)
e = eficiencia (%)

La eficiencia de una máquina térmica depende entre qué temperaturas trabaje... porque esto es fundamental
pero lo que importa es que esto junto con las características de fabricación de dicha máquina hace que se produzcan determinadas pérdidas de calor que producen una disminución de la eficiencia y por lo tanto la máquina no entrega el 100 % de su rendimiento como sería en un caso ideal, sino que tiene un rendimiento menor...

Recuerda que una máquina térmica consiste en un instrumento que genera trabajo mecánico a partir de energía térmica, pero no toda la energía térmica la transforma en energía mecánica sino que parte de esta energía se disipa al medio ambiente o medio frío....

Ahora, profundizando un poco más, sabemos que ninguna máquina puede tener un rendimiento mayor al de la llamada máquina térmica de Carnot... que se determina en base a las temperaturas entre las cuales operaría dicha máquina, pero sería en condiciones también ideales... para la fabricación de la máquina.
Por supuesto, existen consideraciones de diseño que impiden que las máquinas reales
alcancen el rendimiento de la máquina de Carnot. Así, las indeseables pérdidas de energía, por
fricción, conducción, radiación, reducen drásticamente el rendimiento de las máquinas reales. Pero
estas pérdidas de rendimiento se pueden suprimir en parte mediante nuevos diseños, materiales más
avanzados o mejores lubricantes, haciendo que se acerque el rendimiento de la máquina real al de la
máquina de Carnot. Sin embargo, el máximo rendimiento que cualquier máquina funcionando entre
dos focos puede tener, siempre será el de la máquina de Carnot funcionando entre ambos focos.

BIBLIOGRAFIA

􀂃 Primera ley de la termodinámica.

Primera ley de la termodinámica

El primer principio de la termodinámica o primera ley de la termodinámica,^[1] se postula a partir del siguiente hecho experimental:

En un sistema cerrado adiabático (aislado) que evoluciona de un estado inicial $\mathcal{A}$ a otro estado final $\mathcal{B}$ , el trabajo realizado no depende ni del tipo de trabajo ni del proceso seguido.

Más formalmente, este principio se descompone en dos partes;

El «principio de la accesibilidad adiabática»
El conjunto de los estados de equilibrio a los que puede acceder un sistema termodinámico cerrado es, adiabáticamente, un conjunto simplemente conexo.
y un «principio de conservación de la energía»:
El trabajo de la conexión adiabática entre dos estados de equilibrio de un sistema cerrado depende exclusivamente de ambos estados conectados.

Este enunciado supone formalmente definido el concepto de trabajo termodinámico, y sabido que los sistemas termodinámicos sólo pueden interaccionar de tres formas diferentes (interacción másica, interacción mecánica e interacción térmica). En general, el trabajo es una magnitud física que no es una variable de estado del sistema, dado que depende del proceso seguido por dicho sistema. Este hecho experimental, por el contrario, muestra que para los sistemas cerrados adiabáticos, el trabajo no va a depender del proceso, sino tan solo de los estados inicial y final. En consecuencia, podrá ser identificado con la variación de una nueva variable de estado de dichos sistemas, definida como energía interna.
Se define entonces la energía interna,

U

,como una variable de estado cuya variación en un proceso adiabático es el trabajo intercambiado por el sistema con su entorno:

$\Delta U = + \ W$

Cuando el sistema cerrado evoluciona del estado inicial A al estado final B pero por un proceso no adiabático, la variación de la Energía debe ser la misma, sin embargo, ahora, el trabajo intercambiado será diferente del trabajo adiabático anterior. La diferencia entre ambos trabajos debe haberse realizado por medio de interacción térmica. Se define entonces la cantidad de energía térmica intercambiada Q (calor) como:

$Q = \Delta U - W\,$

Esta definición suele identificarse con la ley de la conservación de la energía y, a su vez, identifica el calor como una transferencia de energía. Es por ello que la ley de la conservación de la energía se utilice, fundamentalmente por simplicidad, como uno de los enunciados de la primera ley de la termodinámica:

La variación de energía de un sistema termodinámico cerrado es igual a la diferencia entre la cantidad de calor y la cantidad de trabajo intercambiados por el sistema con sus alrededores.

En su forma matemática más sencilla se puede escribir para cualquier sistema cerrado:

$\Delta U = Q + W\,$

donde:

$\Delta U\,$ es la variación de energía del sistema,

$Q\,$ es el calor intercambiado por el sistema a través de unas paredes bien definidas, y

$W\,$ es el trabajo intercambiado por el sistema a sus alrededores.

􀂃 Cambios de energía interna por calor y trabajo.

Energía interna

En física, la energía interna U de un sistema intenta ser un reflejo de la energía a escala microscópica. Más concretamente, es la suma de:

la energía cinética interna, es decir, de las sumas de las energías cinéticas de las individualidades que lo forman respecto al centro de masas del sistema, y de
la energía potencial interna, que es la energía potencial asociada a las interacciones entre estas individualidades.^[1]

La energía interna no incluye la energía cinética traslacional o rotacional del sistema como un todo. Tampoco incluye la energía potencial que el cuerpo pueda tener por su localización en un campo gravitacional o electrostático externo.

Todo cuerpo posee una energía acumulada en su interior equivalente a la energía cinética interna más la energía potencial interna.

Si pensamos en constituyentes atómicos o moleculares, será el resultado de la suma de la energía cinética de las moléculas o átomos que constituyen el sistema (de sus energías de traslación, rotación y vibración), y de la energía potencial intermolecular (debida a las fuerzas intermoleculares).

En un gas ideal monoatómico bastará con considerar la energía cinética de traslación de sus moléculas.
En un gas ideal poliatómico, deberemos considerar además la energía vibracional y rotacional de las mismas.
En un líquido o sólido deberemos añadir la energía potencial que representa las interacciones moleculares.

Desde el punto de vista de la termodinámica, en un sistema cerrado (o sea, de paredes impermeables), la variación total de energía interna es igual a la suma de las cantidades de energía comunicadas al sistema en forma de calor y de trabajo

Δ U = Q - W

. Aunque el calor transmitido depende del proceso en cuestión, la variación de energía interna es independiente del proceso, sólo depende del estado inicial y final, por lo que se dice que es una función de estado. Del mismo modo

d U

es una diferencial exacta, a diferencia de $\partial Q$ , que depende del proceso.

En termodinámica calor y trabajo se definen como energías en tránsito.^[1]
Se define el calor (Q) como la forma de energía que atraviesa las fronteras de un sistema debido a una diferencia de temperatura, por conducción o por radiación.^[1]
En tanto que el trabajo (W) que un sistema intercambia con su medio ambiente está asociado siempre con la acción de fuerzas en movimiento. Puesto que es una energía en tránsito, un sistema nunca contendrá trabajo sino que será capaz de realizarlo o de recibirlo, en un intercambio de energía con los alrededores, que podrán ser otro sistema o su medio ambiente.

􀂃 Aplicaciones de las formas de calor: conducción, convección, radiación.

Material: Sistema de calentamiento, placas de metal, parafina, matraz erlenmeyerm aserrín, lámpara, radiómetro.

Procedimiento:

- Colocar en la placa de metal una muestra de para fina, colocar la placa de metal sobre la tela de alambre con asbesto y calentar lentamente medir el tiempo de cambio de estado de la parafina.

- - colocar 100 ml de agua en el matraz erlenmeyer, adicionar una muestra de aserrín, colocar el matraz erlenmeyer sobre la malla de alambre y calentar tomar la temperatura cada minuto hasta evaporación(graficar tiempo-temperatura), observar lo que ocurre con el aserrín.

- - colocar el radiómetro sobre la mesa y enfocar la luz de la lámpara a la parte oscura del radiómetro, medir el numero de vueltas por minuto.