Grado 10
  1. Mecánica  1.1. Dinámica  1.1.1. Movimiento en una dimensión  1.1.2. Movimiento en dos dimensiones  1.1.3. Desplazamiento y Distancia  1.1.4. Velocidad y Rapidez  1.1.5. Aceleración  1.1.6. Representación gráfica del movimiento  1.1.7. Ecuaciones de movimiento  1.1.8. Caída libre y aceleración debido a la gravedad  1.1.9. Movimiento de un proyectil  1.1.10. Velocidad relativa  1.2. Dinámica  1.2.1. Leyes del movimiento de Newton  1.2.2. Inercia y masa  1.2.3. Fuerza y sus tipos  1.2.4. fuerza de acción y reacción  1.2.5. La fricción y sus efectos  1.2.6. Coefficient of friction  1.2.7. Movimiento circular  1.2.8. Fuerza centrípeta y aceleración centrípeta  1.2.9. Momentum e Impulso  1.2.10. Conservación del momento  1.2.11. Tercera ley de Newton y aplicaciones  1.3. Trabajo, Energía y Potencia  1.3.1. Trabajo realizado por la fuerza  1.3.2. Teorema trabajo-energía  1.3.3. Energía cinética  1.3.4. Energía potencial  1.3.5. Energía mecánica  1.3.6. Conservación de la Energía  1.3.7. Poder y eficiencia  1.3.8. Fuentes de energía renovables y no renovables  1.4. Fuerza gravitacional  1.4.1. La ley de gravitación universal de Newton  1.4.2. Campo gravitacional y fuerza del campo  1.4.3. Aceleración debida a la gravedad en diferentes planetas  1.4.4. Leyes del movimiento planetario de Kepler  1.4.5. Órbitas y satélites  1.4.6. Peso y peso aparente  1.4.7. Energía potencial gravitacional
  2. Propiedades de la materia  2.1. Estados de la materia  2.1.1. Sólido, líquido y gas  2.1.2. Estructura molecular de la materia  2.1.3. Fuerzas intermoleculares  2.1.4. Plasma y condensado de Bose–Einstein  2.2. Presión  2.2.1. Definición de Presión  2.2.2. Presión en líquidos  2.2.3. Presión atmosférica  2.2.4. Principio de Pascal  2.2.5. El principio de Arquímedes y la flotabilidad  2.2.6. Tensión superficial y capilaridad  2.3. Elasticidad  2.3.1. La ley de Hooke  2.3.2. Tensión y deformación  2.3.3. Límite elástico y módulo de elasticidad  2.3.4. Aplicaciones de la elasticidad
  3. Física térmica  3.1. calor y temperatura  3.1.1. Diferencia entre calor y temperatura  3.1.2. Escala de temperatura  3.1.3. Dilatación térmica  3.1.4. Equilibrio térmico  3.2. Transferencia de calor  3.2.1. Conductividad  3.2.2. Convección  3.2.3. Radiación  3.2.4. Aislamiento y sus aplicaciones  3.3. Propiedades térmicas de la materia  3.3.1. Capacidad calorífica específica  3.3.2. Calor latente y cambio de fase  3.3.3. Punto de ebullición y punto de fusión  3.3.4. Motores térmicos y refrigeración  3.4. Leyes de la Termodinámica  3.4.1. Ley cero de la termodinámica  3.4.2. Primera ley de la termodinámica  3.4.3. Segunda ley de la termodinámica  3.4.4. Ciclo de Carnot
  4. Ondas y óptica  4.1. Nature and properties of waves  4.1.1. Tipos de ondas en la naturaleza y propiedades de las ondas  4.1.2. Olas transversales y longitudinales  4.1.3. Parámetros de las ondas  4.1.4. Reflexión y refracción de ondas  4.1.5. Superposición e Interferencia  4.1.6. Ondas estacionarias y resonancia  4.1.7. Efecto Doppler  4.2. Ondas sonoras  4.2.1. Características de las ondas sonoras  4.2.2. Velocidad del sonido en diferentes medios  4.2.3. Aplicaciones de las ondas sonoras  4.2.4. Ultrasonido y sus usos  4.3. Ondas de Luz y Óptica  4.3.1. Naturaleza de la luz  4.3.2. Reflexión de la luz  4.3.3. Leyes de la reflexión  4.3.4. Espejos y Formación de Imágenes  4.3.5. Refracción de la luz  4.3.6. La Ley de Snell  4.3.7. Lentes y Formación de Imágenes  4.3.8. Reflexión interna total y ángulo crítico  4.3.9. Fibra óptica  4.4. Instrumentos Ópticos  4.4.1. Microscopio  4.4.2. Telescopio  4.4.3. Ojo humano y defectos de visión  4.4.4. Cámara y su principio de funcionamiento
  5. Electricidad y Magnetismo  5.1. Electrostática  5.1.1. Carga eléctrica y sus propiedades  5.1.2. Conductores e Aislantes  5.1.3. La ley de Coulomb  5.1.4. Campo eléctrico y líneas de campo  5.1.5. Potencial eléctrico y diferencia de potencial  5.1.6. Capacitores y Capacitancia  5.2. Electricidad Actual  5.2.1. Corriente eléctrica y su medición  5.2.2. La ley de Ohm  5.2.3. Resistencia y resistividad  5.2.4. Circuitos en Serie y en Paralelo  5.2.5. Energía y potencia eléctricas  5.2.6. Leyes de Kirchhoff  5.3. Magnetismo y Electromagnetismo  5.3.1. Campo magnético y líneas de campo  5.3.2. Efectos magnéticos de la corriente eléctrica  5.3.3. Inducción electromagnética  5.3.4. Leyes de Faraday de la inducción electromagnética  5.3.5. Transformadores y Aplicaciones  5.3.6. Corriente AC y DC
  6. Física Moderna  6.1. Física nuclear  6.1.1. Estructura del átomo  6.1.2. Modelo atómico de Bohr  6.1.3. Niveles de Energía del Electrón  6.1.4. Rayos X y aplicaciones  6.2. Radiactividad  6.2.1. Tipos de radiación  6.2.2. Vida media y desintegración radiactiva  6.2.3. Reacciones nucleares y aplicaciones  6.2.4. Fisión y Fusión  6.3. Física cuántica  6.3.1. Dualidad onda-partícula  6.3.2. Efecto fotoeléctrico  6.3.3. Cuantización de la energía  6.3.4. El principio de incertidumbre de Heisenberg
  7. Electrónica y Comunicación  7.1. Semiconductores  7.1.1. Conductores, aislantes y semiconductores  7.1.2. Diodos y sus aplicaciones  7.1.3. Transistores y Puertas Lógicas  7.1.4. LEDs y fotodiodos  7.2. Sistemas de Comunicación  7.2.1. Fundamentos de la comunicación  7.2.2. Señales analógicas y digitales  7.2.3. Comunicación inalámbrica y fibra óptica  7.2.4. Ondas de radio y modulación

Grado 10 → Propiedades de la materia → Presión ↓


Tensión superficial y capilaridad


En el estudio de la física y al observar las propiedades de la materia, dos fenómenos fascinantes salen a la luz: la tensión superficial y la capilaridad. Estos son efectos observables que surgen de la interacción entre las moléculas de un líquido y las fuerzas que actúan sobre ellas. Para entender el mundo que nos rodea, es importante comprender cómo funcionan estas fuerzas y por qué son importantes.

¿Qué es la tensión superficial?

La tensión superficial es una propiedad de la superficie de un fluido que le permite comportarse un poco como una lámina elástica. Surge debido a las fuerzas cohesivas entre las moléculas del fluido. Imagina la superficie de un fluido como si estuviera cubierta por una fina membrana elástica. Esta 'membrana' no es visible, pero proporciona suficiente tensión para soportar objetos muy ligeros, como clips de papel o insectos, en la superficie sin que se hundan.

Ejemplo visual: moléculas de agua en la superficie Fuerza cohesiva

En este diagrama, el círculo azul representa una molécula de agua. Las líneas punteadas representan las fuerzas cohesivas que actúan sobre ella.

La ciencia detrás de la tensión superficial

Las moléculas en un fluido se atraen entre sí con una fuerza llamada cohesión. Las moléculas dentro de un fluido son tiradas por igual en todas las direcciones por sus moléculas vecinas. Esto resulta en una fuerza neta cero.

Sin embargo, las moléculas en una superficie no tienen moléculas a todos lados; solo son tiradas hacia los lados y hacia adentro por los vecinos. Esta fuerza desigual tira de las moléculas superficiales hacia una capa ajustada, produciendo un efecto conocido como tensión superficial.

Expresión matemática

La tensión superficial generalmente se representa con el símbolo σ. Puede expresarse matemáticamente como la fuerza por unidad de longitud:

σ = F/L

Dónde:

  • σ es la tensión superficial
  • F es la fuerza aplicada sobre el fluido
  • L es la longitud sobre la cual actúa la fuerza

Ejemplos de tensión superficial en la vida cotidiana

  • Gotas de agua: ¿Alguna vez te has preguntado por qué el agua forma gotas redondas? Esto es obra de la tensión superficial, que intenta minimizar el área de la superficie.
  • Clip de papel flotando en agua: Puedes colocar suavemente un pequeño clip de papel en la superficie del agua y ver cómo flota gracias a la tensión superficial.
  • Insectos que caminan sobre el agua: Algunos insectos pueden caminar sobre el agua sin hundirse debido a la tensión superficial que resiste su peso.

¿Qué es la capilaridad?

La capilaridad o acción capilar es la capacidad de un fluido para fluir en espacios estrechos sin la ayuda de fuerzas externas (como la gravedad). Está causada por fuerzas adhesivas entre el fluido y la superficie sólida circundante, así como por fuerzas cohesivas entre las moléculas del fluido.

En palabras simples, es el fenómeno que observas cuando el agua sube en un tubo delgado, a pesar de la gravedad.

Ejemplo visual: Agua tubo Crecimiento capilar

Este tubo demuestra el concepto de capilaridad, donde el agua asciende dentro de un tubo estrecho.

La ciencia detrás de la capilaridad

La capilaridad es el resultado de dos tipos de fuerzas: cohesivas y adhesivas. Las fuerzas cohesivas actúan entre moléculas similares, mientras que las fuerzas adhesivas actúan entre diferentes tipos de moléculas.

Cuando las fuerzas adhesivas (entre un líquido y una superficie sólida) son más fuertes que las fuerzas cohesivas, el líquido "subirá" por la superficie, un fenómeno llamado acción capilar. Si las moléculas de líquido tuvieran mayor cohesión, el líquido no subiría tan alto.

La altura a la que el líquido se eleva en el tubo capilar puede calcularse utilizando la fórmula:

h = (2T * cos(θ)) / (r * ρ * g)

Dónde:

  • h = la altura a la que el líquido asciende
  • T = tensión superficial del líquido
  • θ = ángulo de contacto del líquido
  • r = radio del tubo
  • ρ = densidad del líquido
  • g = aceleración debida a la gravedad

Ejemplos de capilaridad en la vida diaria

  • Humedad del suelo: La acción capilar ayuda al agua a fluir desde el subsuelo hasta la capa superior del suelo, lo cual es esencial para el crecimiento de las plantas.
  • Tinta en papel: Cuando escribes con un bolígrafo en papel, la tinta se esparce ligeramente debido a la acción capilar.
  • Ascenso del aceite por la mecha: En una vela o lámpara, el aceite asciende por la mecha debido a la capilaridad.

Aplicaciones en el mundo real

La tensión superficial y la capilaridad no son solo temas académicos; tienen aplicaciones importantes en el mundo real:

Aplicaciones de la tensión superficial

  • Burbujas de jabón: La formación de burbujas de jabón es un ejemplo de la tensión superficial. Añadir jabón al agua reduce la tensión superficial, haciendo que las burbujas se formen y duren más tiempo.
  • Detergentes: Los detergentes reducen la tensión superficial del agua, facilitando que el agua se esparza y penetre en las fibras para eliminar la suciedad y los aceites.
  • Tintas y pinturas: Comprender la tensión superficial es esencial para la formulación de tintas y pinturas para asegurar una dispersión y adhesión adecuadas en las superficies.

Aplicaciones de la acción capilar

  • Pruebas médicas: La capilaridad se utiliza en numerosas pruebas de diagnóstico; por ejemplo, al extraer sangre utilizando tubos capilares.
  • Plantas y árboles: Las plantas usan la capilaridad para transportar agua y nutrientes desde las raíces hasta las hojas, lo cual es necesario para la fotosíntesis.
  • Dispositivos microfluídicos: Los dispositivos microfluídicos utilizan la acción capilar para manipular pequeños volúmenes de fluidos en aplicaciones de pruebas bioquímicas.

Pensamientos finales

Comprender la tensión superficial y la capilaridad nos ayuda a entender una amplia gama de fenómenos naturales y aplicaciones tecnológicas. Estos conceptos explican por qué los objetos pueden flotar, cómo los líquidos pueden ascender a superficies, y tienen muchos usos en industrias. A medida que aprendes más sobre las fuerzas en la naturaleza, verás cuán interconectados y fascinantes pueden ser los diferentes principios de la física.


Grado 10 → 2.2.6


U
username
0%
completado en Grado 10

← Anterior (2.2.5)
El principio de Arquímedes y la flotabilidad
Siguiente (2.3) →
Elasticidad

Comentarios 



Tensión superficial y capilaridad

https://www.physicsflow.com/g10/2.2.6?pfal=es