Grado 11
  1. Mecánica  1.1. dinámico  1.1.1. Movimiento en una dimensión  1.1.2. Movimiento en dos y tres dimensiones  1.1.3. Desplazamiento y Distancia  1.1.4. Velocidad y rapidez  1.1.5. Aceleración y desaceleración  1.1.6. Análisis gráfico del movimiento  1.1.7. Ecuaciones del movimiento (deducciones avanzadas)  1.1.8. Caída libre y velocidad terminal  1.1.9. Movimiento de proyectiles  1.1.10. Velocidad relativa en una y dos dimensiones  1.1.11. Movimiento de un coche en un plano inclinado  1.2. Dinámica  1.2.1. Leyes del movimiento de Newton y sus aplicaciones  1.2.2. Inercia y la primera ley de Newton  1.2.3. Fuerza y tipos de fuerza  1.2.4. Fricción estática y cinética  1.2.5. Movimiento circular y aceleración centrípeta  1.2.6. Movimiento circular no uniforme  1.2.7. Peralte de carreteras y curvas  1.2.8. Momento e Impulso  1.2.9. Conservación del momento en una y dos dimensiones  1.2.10. Aplicaciones de la Tercera Ley de Newton  1.3. Trabajo, Energía y Potencia  1.3.1. Trabajo realizado por una fuerza constante y variable  1.3.2. Teorema trabajo-energía  1.3.3. Energía cinética y potencial  1.3.4. Energía potencial gravitacional y elástica  1.3.5. Conservación de la energía mecánica  1.3.6. Energía y potencia instantánea  1.3.7. Eficiencia de las máquinas  1.3.8. Trabajo realizado por fuerzas conservativas y no conservativas  1.4. Movimiento rotacional  1.4.1. Torsión y aceleración angular  1.4.2. Equilibrio rotacional  1.4.3. Momento de inercia y sus aplicaciones  1.4.4. Momento angular y su conservación  1.4.5. Energía cinética del movimiento de rodadura y rotación  1.4.6. Teorema del Eje Paralelo y Perpendicular  1.4.7. Dinámica del movimiento rotacional
  2. Fuerza gravitacional  2.1. Gravitación universal  2.1.1. La ley de gravitación universal de Newton  2.1.2. Campo gravitacional y potencial  2.1.3. Cambio en la aceleración debido a la gravedad  2.1.4. Leyes del movimiento planetario de Kepler  2.1.5. Mecánica orbital y satélites  2.1.6. Velocidad de escape y velocidad orbital  2.1.7. Ingravidez y caída libre  2.1.8. Energía potencial gravitacional y energía en órbitas  2.1.9. Agujeros negros y lente gravitacional
  3. Propiedades de la materia  3.1. Mecánica de fluidos  3.1.1. Densidad y presión en líquidos  3.1.2. La teoría de Pascal y sus aplicaciones  3.1.3. Principio de Arquímedes y Flotabilidad  3.1.4. Ecuación de Bernoulli y sus aplicaciones  3.1.5. Ecuación de continuidad y el efecto Venturi  3.1.6. Tensión superficial y capilaridad  3.1.7. Viscosidad y la Ley de Poiseuille  3.1.8. Número de Reynolds y turbulencia  3.2. Elasticidad y deformación  3.2.1. La ley de Hooke y la relación tensión-deformación  3.2.2. Módulo de elasticidad y aplicaciones  3.2.3. Deformación y límite elástico de los sólidos
  4. Física térmica  4.1. Calor y temperatura  4.1.1. Propiedades termométricas y escala de temperatura  4.1.2. Expansión térmica de sólidos, líquidos y gases  4.1.3. Sistema de transferencia de calor  4.1.4. Capacidad calorífica específica y calorimetría  4.1.5. Calor latente y cambio de fase  4.2. Teoría cinética de los gases  4.2.1. Modelo molecular de los gases  4.2.2. Explicación cinética de la temperatura  4.2.3. Ecuación de Gas Ideal y Desviaciones  4.2.4. Camino libre medio y distribución de Maxwell–Boltzmann  4.3. Leyes de la Termodinámica  4.3.1. Zeroth Law y Equilibrio Térmico  4.3.2. Primera Ley y Energía Interna  4.3.3. La Segunda Ley y la Entropía  4.3.4. Ciclo de Carnot y motores térmicos  4.3.5. Refrigeradores y bombas de calor
  5. Ondas y oscilaciones  5.1. Movimiento Armónico Simple  5.1.1. Ecuaciones del MHS  5.1.2. Energía en MAS  5.1.3. Oscilaciones amortiguadas y forzadas  5.1.4. Resonancia y aplicaciones  5.1.5. Péndulo y sistema masa-resorte  5.2. Movimiento ondulatorio  5.2.1. Tipos de ondas mecánicas  5.2.2. Movimiento ondulatorio y transporte de energía  5.2.3. Principio de Superposición y Ondas Estacionarias  5.2.4. Reflexión, Refracción y Difracción  5.2.5. Efecto Doppler en sonido y luz  5.2.6. Pulsaciones e interferencia
  6. Electricidad y Magnetismo  6.1. Electrostática  6.1.1. Carga eléctrica y conservación  6.1.2. La ley de Coulomb y sus aplicaciones  6.1.3. Campo eléctrico y flujo eléctrico  6.1.4. Potencial eléctrico y energía potencial  6.1.5. Capacitancia y energía almacenada en un condensador  6.2. Electricidad Corriente  6.2.1. La ley de Ohm y la resistencia eléctrica  6.2.2. Resistividad y dependencia de la temperatura  6.2.3. Leyes de Kirchhoff y análisis de circuitos  6.2.4. Potencia eléctrica y eficiencia  6.2.5. Combinación de resistencias  6.3. Magnetismo y electromagnetismo  6.3.1. Campos magnéticos y sus fuentes  6.3.2. Fuerza magnética sobre cargas en movimiento  6.3.3. Inducción electromagnética  6.3.4. Leyes de Faraday y Lenz  6.3.5. Inductancia y Transformador  6.3.6. Corriente alterna y sus aplicaciones
  7. Óptica  7.1. Reflexión y Refracción  7.1.1. leyes de reflexión y refracción  7.1.2. Espejos y lentes  7.1.3. Reflexión interna total y fibra óptica  7.2. Óptica de ondas  7.2.1. Interferencia y Difracción  7.2.2. Experimento de la doble rendija de Young  7.2.3. Polarización de la luz
  8. Física Moderna  8.1.1. Efecto fotoeléctrico y la teoría de Einstein  8.1.2. Dualidad onda-partícula  8.1.3. El principio de incertidumbre de Heisenberg  8.1.4. Efecto Compton  8.2. Física Atómica y Nuclear  8.2.1. Modelo atómico y niveles de energía  8.2.2. Desintegración radiactiva y vida media  8.2.3. Fisión y Fusión Nuclear
  9. Electrónica y Comunicación  9.1. Semiconductores  9.1.1. uniones pn y diodo  9.1.2. Transistores y compuertas lógicas  9.1.3. Circuitos Integrados y Aplicaciones  9.2. Sistemas de comunicación  9.2.1. Conceptos básicos de la comunicación analógica y digital  9.2.2. Comunicación Inalámbrica y Óptica  9.2.3. Modulación y Demodulación

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Densidad y presión en líquidos


En el mundo de la física, comprender las propiedades de los fluidos es vital en muchos aspectos de la vida cotidiana y procesos industriales. Las dos principales propiedades que describen el comportamiento de los fluidos son la densidad y la presión. Estas propiedades nos ayudan a entender cómo fluyen los fluidos, interactúan con sus entornos y soportan fuerzas.

Densidad

La densidad es un concepto fundamental que describe cuánta masa está contenida en una unidad de volumen dada de una sustancia. Es una medida de cuán compacta está la materia. La fórmula para la densidad ((rho)) se expresa como:

[ rho = frac{m}{V} ]

Donde:

  • ( m ) = masa del objeto (normalmente en kilogramos)
  • ( V ) = volumen del objeto (normalmente en metros cúbicos)

Tomemos la densidad del agua como un ejemplo específico. La densidad del agua pura a temperatura ambiente es de aproximadamente ( 1000 , text{kg/m}^3 ). Esto significa que un metro cúbico de agua tiene una masa de aproximadamente 1000 kilogramos.

Visualización de la densidad

Imagina dos recipientes de igual volumen: uno lleno de agua y el otro con aceite. El agua es más densa que el aceite, por lo que el aceite flota sobre el agua. Las moléculas en el agua están más juntas que las del aceite.

Agua Aceite

Presión

La presión es la fuerza ejercida por un fluido por unidad de área sobre las paredes de su contenedor o cualquier superficie con la que entra en contacto. Es una cantidad escalar, lo que significa que tiene magnitud pero no dirección. La fórmula para la presión (P) es:

[ P = frac{F}{A} ]

Donde:

  • ( F ) = fuerza aplicada (en Newtons)
  • ( A ) = área sobre la cual se aplica la fuerza (en metros cuadrados)

Considere una situación donde un buceador está bajo el agua. La presión que siente se debe al peso del agua sobre él. A medida que el buceador desciende, hay más agua encima, por lo que se ejerce más presión. Por esta razón, los buceadores necesitan equipo especial para ir a grandes profundidades de manera segura.

Visualización de la presión

Imagina una jeringa llena de agua. A medida que presionas el émbolo, la presión dentro de la jeringa aumenta, forzando la salida del agua.

Agua

Relación entre densidad y presión

La relación entre densidad y presión en un fluido está entrelazada a través de los conceptos de estática y dinámica de fluidos. Cuando un fluido está en reposo, la presión en cualquier punto dentro del fluido se ve afectada por la densidad del fluido. Esta relación se expresa en la ecuación de presión hidrostática:

[ P = rho cdot g cdot h ]

Donde:

  • ( rho ) = densidad del líquido
  • ( g ) = aceleración debido a la gravedad (aproximadamente ( 9.81 , text{m/s}^2 ))
  • ( h ) = altura de la columna de líquido sobre el punto de medición

Considere un ejemplo en el que tiene un tanque lleno de agua y desea calcular la presión en el fondo del tanque. Si la altura de la columna de agua es de 5 metros:

[ P = 1000 , text{kg/m}^3 cdot 9.81 , text{m/s}^2 cdot 5 , text{m} = 49050 , text{Pa} ]

Por lo tanto, la presión en el fondo del tanque es de 49050 Pascal.

Aplicaciones en la vida real

Comprender la densidad y la presión es importante para la ingeniería, la meteorología, la biología y muchos otros campos. Aquí hay algunos ejemplos:

Flotabilidad

Los objetos flotan o se hunden en los fluidos dependiendo de su densidad relativa al fluido. Los barcos flotan porque son menos densos que el agua, debido a los espacios llenos de aire dentro de ellos.

barco

Presión atmosférica

La presión atmosférica disminuye con la altitud porque la densidad del aire disminuye. Por eso los escaladores llevan tanques de oxígeno o tienen problemas para respirar a grandes altitudes.

Sistema hidráulico

Dispositivos como los frenos de automóviles y maquinaria pesada utilizan el principio de presión en fluidos. Cuando se aplica presión en un punto, se transmite a otros puntos dentro del fluido sin ser reducida, permitiendo una multiplicación eficiente de la fuerza.

Conclusión

La densidad y la presión son aspectos fundamentales de la mecánica de fluidos, que nos ayudan a entender y aprovechar el poder de los fluidos en muchas aplicaciones científicas y prácticas. Desde entender la flotabilidad hasta construir presas, los principios de densidad y presión son importantes tanto para la física teórica como para la ingeniería.


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Densidad y presión en líquidos

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