Pregrado
  1. Mecánica clásica  1.1. dinámica  1.1.1. Movimiento en una dimensión  1.1.2. Movimiento en dos dimensiones  1.1.3. projectile motion  1.1.4. Velocidad relativa  1.1.5. Movimiento circular uniforme  1.1.6. Movimiento circular no uniforme  1.1.7. Sistemas de referencia y transformaciones  1.2. Newton's Laws of Motion  1.2.1. Primera ley del movimiento  1.2.2. Segunda ley del movimiento  1.2.3. Tercera Ley del Movimiento  1.2.4. Aplicaciones de las leyes de Newton  1.2.5. Fricción y sus tipos  1.2.6. Diagrama de Cuerpo Libre  1.2.7. Restricciones y pseudo-fuerzas  1.3. Trabajo y energía  1.3.1. Trabajo realizado por la fuerza  1.3.2. Teorema trabajo-energía  1.3.3. Energía cinética  1.3.4. Energía potencial en la mecánica clásica  1.3.5. Fuerzas conservativas y no conservativas  1.3.6. Conservación de la Energía  1.3.7. Poder y eficiencia  1.4. Velocidad y colisiones  1.4.1. Momento lineal  1.4.2. Conservación del momento  1.4.3. Impulso y fuerza de impacto  1.4.4. Colisión elástica e inelástica  1.4.5. Centro de masa y velocidad  1.4.6. Propulsión de Cohetes  1.5. Movimiento rotacional  1.5.1. Torque y Momento Angular  1.5.2. Momento de inercia  1.5.3. Cinemática Rotacional  1.5.4. Energía Rotacional  1.5.5. Movimiento de rodadura  1.5.6. Precesión y movimiento giroscópico  1.6. Fuerza gravitacional  1.6.1. La ley de la gravitación universal de Newton  1.6.2. Energía potencial gravitatoria  1.6.3. Mecánica orbital  1.6.4. Leyes del movimiento planetario de Kepler  1.6.5. Campo y potencial gravitatorio  1.7. Mecánica de fluidos  1.7.1. Presión y el Principio de Pascal  1.7.2. Flotabilidad y el principio de Arquímedes  1.7.3. Dinámica de Fluidos y el Principio de Bernoulli  1.7.4. Viscosidad y la ley de Poiseuille  1.7.5. Tensión superficial y capilaridad  1.8. Oscilaciones y ondas  1.8.1. Movimiento Armónico Simple  1.8.2. Oscilaciones amortiguadas y forzadas  1.8.3. Oscilaciones acopladas y modos comunes  1.8.4. Propiedades y tipos de ondas  1.8.5. Ondas Sonoras y el Efecto Doppler  1.8.6. Interferencia de ondas y superposición
  2. Electromagnetismo  2.1. Electrostática  2.1.1. Carga eléctrica y propiedades  2.1.2. Ley de Coulomb  2.1.3. Electric field and electric potential  2.1.4. La Ley de Gauss  2.1.5. Capacitancia y Dieléctrico  2.1.6. Dipolo eléctrico y energía potencial  2.2. Circuitos eléctricos  2.2.1. Corriente y Resistencia  2.2.2. Ley de Ohm  2.2.3. Leyes de Kirchhoff  2.2.4. Circuito RC  2.2.5. Circuitos de CA y Reactancia  2.2.6. Electricidad y energía eléctrica  2.3. Magnetismo  2.3.1. Campos y Fuerzas Magnéticas  2.3.2. La Ley de Ampere  2.3.3. Momento dipolar magnético  2.3.4. Ley de Biot-Savart  2.3.5. Materiales Magnéticos y Histeresis  2.4. Inducción electromagnética  2.4.1. Ley de Faraday  2.4.2. La ley de Lenz  2.4.3. Autoinducción y mutua inducción  2.4.4. Transformadores y Circuitos Inductivos  2.5. Ecuaciones de Maxwell  2.5.1. La ley de Gauss para la electricidad  2.5.2. Ley de Gauss para el magnetismo  2.5.3. La ley de inducción de Faraday  2.5.4. Ley de Ampere-Maxwell  2.5.5. Ondas electromagnéticas
  3. Termodinámica  3.1. Leyes de la Termodinámica  3.1.1. Ley cero de la termodinámica  3.1.2. Primera ley de la termodinámica  3.1.3. Segunda Ley  3.1.4. Tercera Ley  3.2. Calor y trabajo  3.2.1. Transferencia de calor (conducción, convección, radiación)  3.2.2. Expansión térmica  3.2.3. Motores térmicos y refrigeradores  3.2.4. Ciclo de Carnot y eficiencia  3.3. Mecánica estadística  3.3.1. Distribución de Maxwell–Boltzmann  3.3.2. Entropía y Probabilidad  3.3.3. Función de partición  3.3.4. Estadísticas de Fermi–Dirac y Bose–Einstein
  4. Óptica  4.1. Óptica Geométrica  4.1.1. Reflexión y refracción  4.1.2. Espejos y lentes  4.1.3. Instrumentos Ópticos  4.1.4. El principio de Fermat  4.2. Óptica de ondas  4.2.1. Interferencia en la óptica de ondas  4.2.2. Difracción  4.2.3. Polarización  4.2.4. Coherencia y holografía
  5. Mecánica cuántica  5.1. Dualidad onda-partícula  5.1.1. Radiación de cuerpo negro en la dualidad onda-partícula en la mecánica cuántica  5.1.2. Efecto fotoeléctrico  5.1.3. Dispersión Compton  5.1.4. Longitud de onda de De Broglie  5.2. Ecuación de Schrödinger  5.2.1. Ecuación de Schrödinger independiente del tiempo  5.2.2. Partícula en una caja  5.2.3. Efecto túnel cuántico  5.2.4. Pozos de potencial y obstáculos  5.3. Estados Cuánticos  5.3.1. Función de onda  5.3.2. Operadores cuánticos  5.3.3. Principio de incertidumbre de Heisenberg  5.3.4. Momento angular y espín
  6. Relatividad  6.1. Relatividad especial  6.1.1. Transformaciones de Lorentz  6.1.2. Expansión del tiempo y contracción de la longitud  6.1.3. Energía y momento relativista  6.2. Relatividad general  6.2.1. Principio de Equivalencia  6.2.2. Métrica de Schwarzschild  6.2.3. Ondas gravitacionales  6.2.4. Agujeros negros y horizontes de eventos
  7. Física del estado sólido  7.1. Estructura cristalina  7.1.1. Redes de Bravais  7.1.2. Difracción de rayos X  7.1.3. Teoría de bandas  7.1.4. Fonones y vibraciones de red  7.2. Propiedades Eléctricas y Magnéticas  7.2.1. Conductores, Semiconductores e Aislantes  7.2.2. Superconductividad  7.2.3. Efecto Hall
  8. Física nuclear y de partículas  8.1. Estructura Atómica  8.1.1. Modelo Atómico  8.1.2. Energía de enlace nuclear  8.2. Radiactividad  8.2.1. Desintegración alfa, beta, gamma  8.2.2. Vida media  8.2.3. Fisión y Fusión Nuclear  8.3. Física de partículas  8.3.1. Modelo Estándar  8.3.2. Quarks y Leptones  8.3.3. antimateria  8.3.4. Interacciones fundamentales
  9. Astrofísica y cosmología  9.1. Evolución estelar  9.1.1. Formación estelar  9.1.2. Agujeros negros y estrellas de neutrones  9.1.3. Enanas blancas y supernovas  9.2. Cosmología  9.2.1. La Teoría del Big Bang  9.2.2. Materia oscura y energía oscura  9.2.3. Fondo cósmico de microondas

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Presión y el Principio de Pascal


La mecánica de fluidos es un tema esencial en la mecánica clásica, explorando el comportamiento de los fluidos en reposo y en movimiento. Una parte importante de este campo es entender la presión y cómo afecta la dinámica de fluidos. Uno de los principios fundamentales asociados con la presión es el principio de Pascal, que lleva el nombre del matemático, físico e inventor francés Blaise Pascal. Este principio es una piedra angular de la mecánica de fluidos y tiene un impacto profundo en el comportamiento de los fluidos en varios sistemas.

Resistir la presión

La presión es un concepto que encontramos en la vida cotidiana, desde la presión en los neumáticos de un coche hasta la presión atmosférica que afecta los patrones climáticos. En el contexto de la mecánica de fluidos, la presión se define como la fuerza aplicada perpendicularmente a la superficie de un objeto dividida por el área sobre la cual se distribuye la fuerza. Matemáticamente, la presión (P) se puede expresar como:

P = F / A

Donde:

  • P es la presión.
  • F es la fuerza aplicada.
  • A es el área sobre la cual se distribuye la fuerza.

En el Sistema Internacional de Unidades (SI), la presión se mide en unidades de pascales (Pa), donde 1 pascal es igual a 1 newton por metro cuadrado.

Visualizando la presión

Imagínate que estás apretando un globo con tu mano. La presión aplicada por tu mano se distribuye uniformemente sobre la superficie del globo. Cuanto menor sea el área de contacto de tu mano, mayor será la presión, porque la misma fuerza se aplica sobre un área menor. Por eso, apretar con un dedo puede hacer que un globo reviente más fácilmente que usar la palma de tu mano.

El diagrama arriba muestra un globo con una fuerza aplicada en un solo punto. La fuerza se representa mejor usando líneas para mostrar la dirección y magnitud, donde un área más pequeña conduce a una mayor presión.

El principio de Pascal

El principio de Pascal, o ley de Pascal, establece que un cambio en la presión aplicada a un fluido cerrado se transmite sin pérdida a cada punto del fluido y a las paredes de su contenedor. En términos simples, si aplicas presión a un fluido en un sistema cerrado, el aumento de presión se siente igual en todo el fluido. Este principio permite que los sistemas hidráulicos funcionen.

Matemáticamente, la ley de Pascal se puede representar de la siguiente manera:

dP = Delta P

Donde dP es el cambio de presión aplicado a un fluido encerrado y Delta P representa el cambio de presión experimentado en cualquier otro punto del fluido.

Aplicación del principio de Pascal en el mundo real

El principio de Pascal tiene muchas aplicaciones en el mundo real, sobre todo en sistemas hidráulicos, que se utilizan en frenos, gatos hidráulicos y otras maquinarias. Imagina un sistema hidráulico simple con dos pistones, uno pequeño y uno grande, conectados por un tubo lleno de aceite. Cuando aplicas fuerza al pistón más pequeño, la presión se transmite a través del fluido, causando que se aplique una mayor fuerza al pistón más grande porque el área del pistón más grande amplifica la fuerza aplicada.

Considera esta prensa hidráulica:

Aquí, el pistón más pequeño a la izquierda se presiona hacia abajo, aumentando la presión en el fluido y el pistón más grande a la derecha se empuja hacia arriba con más fuerza.

Ejemplos textuales

Considera el sistema de frenado hidráulico de un coche. Cuando presionas el pedal del freno, aumenta la presión en el fluido hidráulico, que transfiere ese aumento de presión a los cilindros de freno en cada rueda. Esto da como resultado que las pastillas de freno presionen poderosamente contra los rotores de las ruedas, deteniendo efectivamente el vehículo.

Presión en líquidos

Los fluidos ejercen presión sobre un objeto debido al peso del fluido por encima de él. Este tipo de presión se llama presión hidrostática. La presión a cierta profundidad en una columna de fluido se da por la fórmula:

P = P_0 + rho gh

Donde:

  • P_0 es la presión en la superficie del fluido.
  • rho es la densidad del líquido.
  • g es la aceleración debido a la gravedad.
  • h es la altura del fluido por encima del punto.

Esta ecuación ayuda a explicar por qué la presión aumenta a medida que te sumerges más profundamente bajo el agua. Cuando hay más fluido por encima, la presión ejercida sobre los objetos debajo aumenta proporcionalmente, impactando el comportamiento e implementación de soluciones de ingeniería para submarinos, torres de agua y otros sistemas basados en fluidos.

Conclusión

Entender la presión y el principio de Pascal es vital en la mecánica de fluidos. Desde aplicaciones cotidianas como los frenos de coche hasta maquinaria hidráulica compleja, los principios que rigen la presión de los fluidos y su transmisión responden a muchas preguntas sobre el comportamiento de los fluidos en sistemas cerrados. Dominar estos conceptos es crucial para aprovechar las propiedades de los fluidos en soluciones de ingeniería prácticas e innovadoras.


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