Cohetería hidráulica.

Un cohete de agua, es un cohete que usa agua como propelente de reacción. El motor del cohete, es generalmente, una botella de plástico. El agua es lanzada fuera por un gas a presión, normalmente, aire comprimido.

¿Como realizar un cohete hidráulico?.

Vía Youtube.

Como medida adicional, se le puede agregar un para caídas, que se podrá desplegar cuando el cohete llegue a su punto máximo, y de esta manera, evitar el daño de este mientras su caída.

Esperamos la información brindada les sea útil.

Términos.

PERÍODO: Se define como el tiempo que se demora en realizar una oscilación completa. Para determinar el período se utiliza la siguiente expresión T/ N° de Osc. ( tiempo empleado dividido por el número de oscilaciones).

FRECUENCIA: Se define como el número de oscilaciones que se generan en un segundo. Para determinar la frecuencia se utiliza la siguiente ecuación N° de Osc. 

 / T ( número de oscilaciones dividido del tiempo)

AMPLITUD: Se define como la máxima distancia que existe entre la posición de equilibrio y la máxima altura.

CICLO: Se define como la vibración completa del cuerpo que se da cuando el cuerpo parte de una posición y retorna al mismo punto.

OSCILACIÓN: Se define como el movimiento que se realiza siempre al mismo punto fijo.

LEYES DEL PÉNDULO

1)El periodo de un péndulo es independiente de su amplitud. Esto significa que si se tienen 2 pendulos iguales (longitud y masa), 

pero uno de ellos tiene una amplitud de recorrido mayor que el otro, enambas condiciones la medida del periodo de estos péndulos es el mismo.

3) El periodo de un péndulo es directamente proporcional a la raíz cuadrada de su longitud.

Esto significa que el periodo de un péndulo puede aumentar o disminuir de acuerdo a la raíz cuadrada de la longitud de ese péndulo.

Péndulos.

Se define como una partícula de masa m, que se encuentra suspendida del punto O por un hilo de longitud y masa despreciable.
Cuando una  partícula se desplaza a una posición q₀ (ángulo que hace el hilo con la vertical) y luego se suelta, el péndulo comienza a oscilar.

Las fuerzas que actúan sobre la partícula de masa m son dos: El peso mg y la tensión T del hilo.

La idea es descomponer el peso en la acción simultánea de dos componentes, mg.senq  en la dirección tanfencial y mg.cosq  en dirección radial.

Ecuación del movimiento en la dirección radial

La aceleración de la partícula es a_n=v²/l dirigida radialmente hacia el centro de su trayectoria circular.
La segunda ley de Newton se escribe
ma_n=T-mg·cosq
Conocido el valor de la velocidad v en la posición angular q  podemos determinar la tensión T del hilo.
La tensión T del hilo es máxima, cuando el péndulo pasa por la posición de equilibrio, T=mg+mv²/l
Es mínima, en los extremos de su trayectoria cuando la velocidad es cero, T=mgcosq₀

Principio de la conservación de la energía. 

En la posición θ=θ₀ el péndulo solamente tiene energía potencial, que se transforma en energía cinética cuando el péndulo pasa por la posición de equilibrio.

En la posición extrema θ=θ0, la energía es solamente potencial. E=mg(l-l·cosθ0) En la posición θ, la energía del péndulo es parte cinética y la otra parte potencial

La energía se conserva

v²=2gl(cosθ-cosθ₀)

La tensión de la cuerda es

T=mg(3cosθ-2cosθ₀)

La tensión de la cuerda no es constante, sino que varía con la posición angular θ. Su valor máximo se alcanza cuando θ=0, el péndulo pasa por la posición de equilibrio (la velocidad es máxima). Su valor mínimo, cuando θ=θ₀ (la velocidad es nula). 

Ecuación del movimiento en la dirección tangencial

La aceleración de la partícula es a_t=dv/dt.
La segunda ley de Newton se escribe
ma_t=-mg·senq
La relación entre la aceleración tangencial a_t y la aceleración angular a es a_t=a ·l. La ecuación del movimiento se escribe en forma de ecuación diferencial

 (1)

Medida de la aceleración de la gravedad

Cuando el ángulo q  es pequeño entonces, senq » q , el péndulo describe oscilaciones armónicas cuya ecuación es
q =q₀·sen(w t+j )
de frecuencia angular w²=g/l, o de periodo

La ley de la gravitación de Newton describe la fuerza de atracción entre dos cuerpos de masas M y m respectivamente cuyos centros están separados una distancia r.
La intensidad del campo gravitatorio g, o la aceleración de la gravedad en un punto P situado a una distancia r del centro de un cuerpo celeste de masa M es la fuerza sobre la unidad de masag=F/m colocada en dicho punto.

su dirección es radial y dirigida hacia el centro del cuerpo celeste.
En la página dedicada al estudio del Sistema Solar, proporcionamos los datos relativos a la masa (o densidad) y radio de los distintos cuerpos celestes.
Ejemplo:
Marte tiene un radio de 3394 km y una masa de 0.11 masas terrestres (5.98·10²⁴ kg). La aceleración g de la gravedad en su superficie es

Tenemos dos procedimientos para medir esta aceleración

Cinemática
Se mide con un cronómetro el tiempo t que tarda en caer una partícula desde una altura h. Se supone que h es mucho más pequeña que el radio r del cuerpo celeste.

Oscilaciones
Se emplea un instrumento mucho más manejable, un péndulo simple de longitud l. Se mide el periodo de varias oscilaciones para minimizar el error de la medida y se calculan  el periodo P de una oscilación. Finalmente, se despeja g de la fórmula del periodo.
De la fórmula del periodo establecemos la siguiente relación lineal.

Se representan los datos "experimentales" en un sistema de ejes: P2/(4p2) en el eje vertical y La longitud del péndulo l en el eje horizontal. La pendiente de la recta es la inversa de la aceleración de la gravedad g.

Actividades

Se selecciona un cuerpo celeste de la lista de cuerpos celestes, en el control selección titulado Planeta
Se establece la longitud l del péndulo en cm, actuando en la barra de desplazamiento.
Se pulsa el botón titulado En marcha, para poner en marcha el cronómetro, se pulsa el misma botón titulado Parar, para medir el intervalo de tiempo. En esta "experiencia" se mide el tiempo de cinco oscilaciones
Se cambia la longitud del péndulo y se realiza una nueva medida y así sucesivamente.
En el control área de texto, situado a la izquierda del applet se recoge los datos "experimentales", longitud del péndulo (en m) periodo (de una oscilación en s). Cuando se tienen suficientes datos se pulsa el botón titulado Gráfica.
El programa interactivo traza la recta cuya pendiente es la inversa de la aceleración de la gravedad g y los datos "experimentales" en forma de puntos de color rojo.

¡Buen día!

Bienvenido/a. Éste blog está dirigido a usted, para ayudar y fortalecer sus conocimientos en cuanto a algunos temas de física, por el momento. Administrado por el Colegio Calasanz Femenino de Bogotá, grado once. De ante mano agradecemos su visita.

Ondas electromagnéticas.

Se conoce como onda electromagnética, a la forma de propagación de la radiación electromagnética a través del espacio, su teoría se relaciona con la forma de onda que se adopta en las ecuaciones de Maxwell. Las ondas electromagnéticas pueden desplazarse por el vacío.

Entre estas ondas encontramos la luz visible, y las ondas de radio, televisión y telefonía.

Características:

• Los campos producidos por las cargas en movimiento puden abandonar las fuentes y viajar a través del espacio ( en el vacio) creándose y recreándose mutuamente. Lo explica la tercera y cuarta ley de Maxwell.
• Las radiaciones electromagnéticas se propagan en el vacio a la velocidad de la luz "c". Y justo el valor de la velocidad de la luz se deduce de las ecuaciones de Maxwell, se halla a partir de dos constantes del medio en que se propaga para las ondas electricas y magnética .
• 
• Los campos electricos y magnéticos son perpendiculares entre si ( y perpendiculares a la dirección de propagación) y estan en fase: alcanzan sus valores máximos y mínmos al mismo tiempo y su relación en todo momento está dada por E=c· B
• El campo eléctrico procedente de un dipolo está contenido en el plano formado por el eje del dipolo y la dirección de propagación. El enunciado anterior también se cumple si sustituimos el eje del dipolo por la dirección de movimiento de una carga acelerada
• Las ondas electromagnéticas son todas semejantes ( independientemente de como se formen) y sólo se diferencian e n su longitud de onda y frecuencia. La luz es una onda electromagnética
• Las ondas electromagnéticas transmiten energía incluso en el vacio. Lo que vibra a su paso son los campos eléctricos y magnéticos que crean a propagarse. La vibracion puede ser captada y esa energía absorberse.
• Las intensidad instantánea que posee una onda electromagnética, es decir, la energía que por unidad de tiempo atraviesa la unidad de superficie, colocada perpendicularmente a la direción de propagación es: I=c· e_oE². La intensidad media que se propaga es justo la mitad de la expresión anterior.
• La intensidad de la onda electromagnética al espandirse en el espacio disminuuye con el cuadrado de la distancia y como "I "es proporcional a E² y por tanto a sen²Q . Por lo tanto existen direcciones preferenciales de propagación.

Luz.

¿Que es?

La luz se define como una onda electromagnética que se compone de fotones; que son partículas energizadas. La frecuencia y energía de la luz son las que determinan la longitud de la onda de un color percibible por el ojo humano, según la física, es una ciencia llamada óptica, en donde se ven las características, comportamiento y manifestaciones de la luz.

Los científicos que más han intentado explicar los fenómenos que experimenta la luz han sido Newton, Huygens, Fresnel, Young, Millikan, Einstein; entre otros. Según los estudios, se llegó a la conclusión, que, la luz presenta dos naturalezas, la ondulatoria y la de partículas cuando interactúa con la materia. Esta teoría, es uno de los principios básicos de la mecánica cuántica.

Los colores se conocen como espectro electromagnético, lo cual es una distribución de energías de las radiaciones electromagnéticas; éstas se ordenan de menor a mayor según la longitud de ondas de ultravioleta a infrarrojo. Entre lo que se comprende como espectro electromagnético, encontramos una zona llamada espectro visible, éste es la región que es percibible por el ojo humano y en cada longitud de onda, se atribuye un color; a la radiación electromagnética que se ubica en la zona del espectro electromagnético, le conocemos como luz. El espectro visible carece de límites, sin embargo, el ojo humano solo ve longitudes de ondas que van desde 400 a 700 nanómetros.

La luz se puede transportar en el vacío. Gracias a Einstein, la luz tiene velocidad, la cual es de 299.792.457 m/s, ésta es una constante de aproximadamente 300.000 km/s. A pesar de ser constante, la velocidad cambia si el espacio no es vacío; si hablamos de materia, ésta dependerá de la estructura molecular de esta y de sus propiedades electromagnéticas, ya que por medio de estas, pueden cambiar los valores de longitudes de ondas o frecuencias de la luz.

Propiedades de la luz:

Se propaga en linea recta:
La linea recta que propaga se denomina rayo de luz, este hecho es demostrable gracias a la propagación de las sombras, ilueta oscura con la forma del objeto.

Se refleja:
Se presenta por medio de dos rayos, el que llega a una superficie y el que 'rebota' después de reflejarse; este lo podemos encontrar, ya que al trazar una recta perpendicular a la superficie, el rayo formará un ángulo con la recta, llamado ángulo de incidencia.

Se reflacta:

Es el cambio de dirección que experimentan los rayos luminosos al pasar de un medio a otro, por ejemplo pasar de aire a agua, la luz se desvía.

Las leyes fundamentales de la refracción son:

- El rayo refractado, el incidente y la normal se encuentran en un mismo plano.

- El rayo refractado se acerca a la normal cuando pasa de un medio en el que se propaga a mayor velocidad a otro en el que se propaga a menor velocidad. Por el contrario, se aleja de la normal al pasar a un medio en el que se propaga a mayor velocidad.

La relación entre la velocidad de la luz en el vacío y en un medio en el que pueda propagarse se denomina índice de refracción (n) de ese medio: n = c / v

Experimento N°1. Refracción.

A continuación el procedimiento para el experimento de refracción.

Para esto necesitas:

-Plastilina limpiatipos

-Una vasija plástica u otro.

-Un espejo plano.

-Agua.

¿como lo haces?

Vacías agua en la vasija plástica de modo que al insertar el espejo con un leve ángulo de aproximadamente 30° éste quede cubierto totalmente con agua, para lograr la inclinación del espejo, nos ayudamos de la plastilina limpiatipos, intentamos reflejar en el espejo la luz del sol, la cual debe ser potente, mas o menos al medio día para obtener un mejor resultado. No olvidemos que la luz va a reflejar en el techo del lugar al que apuntemos, al tener la refracción, obtendremos los colores del arco íris.

Imágenes:

Defectos de la visión y el lente correspondiente para solucionar el problema.

Miopía:
En el ojo miope, el foco está delante de la retina cuando el ojo está relajado, y así no efectuar acomodación para que al alcanzarla, ésta se encuentre más cerca del cristalino, que en un ojo normal.
En otras palabras, la persona miope, no ve bien de lejos, ya que su punto focal está más cerca de la córnea que en un ojo normal, los objetos situados en el infinito, se forman delante de la retina y se ven borrosos y solo se ven bien, cuando están cerca al observador.
Para corregir este problema, se usan lentes divergentes, en comparación:

Hipermetropía:

El foco imágen del ojo, se presenta detrás de la retina cuando el ojo está descansando sin empezar la acomodación; el foco está fuera del globo ocular, para ver los objetos que se encuentran en el infinito, necesita de una acomodación, ve bien de lejos, pero para hacerlo, ha gastado recorrido de acomodación.

Su punto próximo es más lejano que el de un ojo normal, por que gasta antes el recorrido de acomodación que es capaz de hacer; el punto remoto es virtual y se encuentra detrás del ojo.

Para corregir esta situación, se necesita de lentes convergentes, y en algunos casos, agrandar el globo ocular.

En comparación:

Presbicia:

Cuando hablamos de esta discapacidad, nos referimos a la la vista cansada de la persona, ya que, con los años, la capacidad de adaptación del cristalino pierde flexibilidad y aumenta la distancia a la que se encuentra el punto próximo, este se corrige con lentes convergentes.

En comparación:

Astigmatismo:

Hablamos de astigmatismo cuando la cornea está deformada, adoptando una forma esférica con una superficie cilíndrica superpuesta, por ende, los objetos puntuales se dan como imágenes líneas cortas, para corregir este problema, se necesita un lente cilíndrica compensadora.

En comparación:

Cataratas:

Este estado, es muy frecuente al envejecer, ya que el cristalino, se opaca y no permite el paso de luz.

Este estado se corrige únicamente mediante la operación, extirpando el cristalino e instalando una lente plástica intraocular de reemplazo, que ejerce sus funciones y no necesita ser sustituida por el resto de la vida de la persona.

Electromagnetismo.

Estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos fundamentandose gracias a Michael Faraday, y formulados por James Clerck Maxwell.

La fórmula consiste en cuatro ecuaciones diferenciales vectoriales que relacionan el campo eléctrico, el campo magnético, la corriente eléctrica, polarización eléctrica y polarización magnética, éstas, son conocidas como las ecuaciones de Maxwell.

Las explicaciones se basan en magnitudes físicas vectoriales o tensoriales que dependen de la posición en el espacio y del tiempo. El electromagnetismo describe fenomenos físicos macroscópicos en los que intervienen cargas eléctricas en reposo y movimiento usando campos tanto eléctricos como magnéticos y sus efectos sobre las sustancias sólidas, líquidas y gaseosas.

Al ser una teoría macroscópica, es aplicable a un número muy grande de partículas y a distancias grandes con respecto a sus dimensiones; el electromagnetismo se relaciona con los fenómenos atómicos y moleculares, para ello, se necesita la mecánica cuántica.

El electromagnetismo es considerado una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo.

Experimento N°2 Reflección.

Vía Youtube.

Espejos y lentes.

Vía Youtube.
http://www.youtube.com/watch?v=lBA17ThP8f4

Experimento N°3. Luz y láser.

Vía Youtube.

Experimento "Disco de Newton casero"

http://www.youtube.com/watch?v=s6XZG76HYYo
 Vía Youtube.