Física

Teorema general de la hidrostática

- Es posible demostrar que:

a) La variación de presión entre dos puntos del sistema dependerá del peso específico (p del líquido considerado) y de la variación de altura entre esos dos puntos (-Δh).

b) El signo negativo indica que, cuanto más profundo el punto considerado, mayor será la variación de presiones registradas.

- Apliquemos ahora la ecuación obtenida a un líquido contenido en un recipiente abierto (ver Figura 3.1), tomando el punto 1 a un nivel cualquiera y el punto 2 en la superficie, donde la presión es la atmosférica.

Densidad y peso específico de un fluido: Pueden ser absolutos o relativos

- Densidad absoluta: Es la masa que tiene la unidad de volumen de un fluido, en determinadas condiciones de presión y temperatura:

Física - Densidad absoluta

Sus unidades en el Sistema Internacional es el kg/m3 (ver cuadro siguiente).

Hidrostática y propiedades (estática de fluidos)

- Una característica fundamental de cualquier fluido en reposo es que la fuerza ejercida sobre cualquier partícula del fluido es la misma en todas direcciones.  Si las fuerzas fueran desiguales, la partícula se desplazaría en la dirección de la fuerza resultante.  De ello se deduce que la fuerza por unidad de superficie —la presión— que el fluido ejerce contra las paredes del recipiente que lo contiene, sea cual sea su forma, es perpendicular a la pared en cada punto.

Hidrostática

Fluidos

- Las sustancias no sólidas, como los gases y líquidos reciben el nombre de fluidos.

- Los fluidos son sustancias que se deforman continuamente, cuando son sometidos a un esfuerzo cortante, sin importar cuán pequeño sea ese esfuerzo.

- Los fluidos son aquellos cuerpos que carecen de elasticidad y adoptan la forma del recipiente que los contiene.

Densidad y presión. Destrucción del ozono

Densidad y presión:

- La densidad del aire seco al nivel del mar representa aproximadamente un 1/800 de la densidad del agua.

- A mayor altitud desciende con rapidez, siendo proporcional a la presión e inversamente proporcional a la temperatura.

- La presión se mide mediante un barómetro y su valor, expresado en torrs, está relacionado con la altura a la que la presión atmosférica mantiene una columna de mercurio; 1 torr equivale a 1 mm de mercurio.

Composición de la atmósfera

- La Atmósfera, es una mezcla de varios gases que rodea un objeto celeste (como la Tierra) cuando éste cuenta con un campo gravitatorio suficiente para impedir que escapen.

- La atmósfera terrestre estáconstituida principalmente por:

Física - Composición de la atmósfera

Teoría cinética de los gases. Ecuación de van der Waals

Teoría cinética de los gases:

- Con la llegada de la teoría atómica de la materia, las leyes empíricas antes mencionadas obtuvieron una base microscópica.  El volumen de un gas refleja simplemente la distribución de posiciones de las moléculas que lo componen.

La ecuación de estado de un gas ideal

En 1662, Robert Boyle encontró que a temperatura constante el volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión:

Física - Ley de Boyle

Boyle    PV = constante (Temperatura fija)

Ley de los gases

- La teoría atómica de la materia define los estados, o fases, de acuerdo al orden que implican. Las moléculas tienen una cierta libertad de movimientos en el espacio. Estos grados de libertad microscópicos están asociados con el concepto de orden macroscópico. Las moléculas de un sólido están colocadas en una red, y su libertad está restringida a pequeñas vibraciones en torno a los puntos de esa red. En cambio, un gas no tiene un orden espacial macroscópico. Sus moléculas se mueven aleatoriamente, y sólo están limitadas por las paredes del recipiente que lo contiene.

Estado gaseoso

Los gases se expanden libremente hasta llenar el recipiente que los contiene, y su densidad es mucho menor que la de los líquidos y sólidos.

Gas ideal: una descripción microscópica.

Desde el punto de vista microscópico, definimos a un gas ideal haciendo las siguientes suposiciones, con lo que nuestra tarea será la de aplicar las leyes de la mecánica clásica, estadísticamente, a los átomos del gas y demostrar que nuestra definición microscópica es consecuente con la definición macroscópica de la sección procedente:

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- Analizaremos aquí la utilización de los ultrasonidos por su capacidad de liberar en los tejidos.  Se denomina ultrasonido a las vibraciones mecánicas propagadas en los medios elásticos que tienen una frecuencia mayor al límite audible (20.000 c/s).

- El sonido, onda mecánica transmitida por vía aérea, hace vibrar la membrana timpánica. Este movimiento oscilatorio se transmite a la ventana oval por la cadena ósea situada en el oído medio.

- La palanca formada por los huesillos aumenta la fuerza del movimiento transmitido al tímpano en un 30%.

La audiometría consiste en la determinación de los umbrales de sensibilidad auditiva de un individuo para las distintas frecuencias (espectro audible). Para ello se considera un sonido como cero decibel cuando tiene la intensidad del mínimo audible para la mayoría de la población a 1000 c/s (10-12 Watt/m2).

Las intensidades que puede captar el oído humano varían entre I0-12 W/m2 y 1 W/m2 (un factor enorme de 1012). El oído humano percibe la intensidad de un sonido como una sensación subjetiva de sonoridad. Sin embargo, si la intensidad se duplica, la sonoridad no se incrementa por un factor de 2. Experimentos realizados por vez primera por A. G. Bell mostraron que para duplicar la sonoridad, la intensidad del sonido debe aumentarse aproximadamente en un factor de 10.

La intensidad del sonido audible va desde aquel que produce sobre la membrana del tímpano una presión de 2.10-5 Newton/m2 (sonido mínimo audible; I = 10-12 Watt/m2) hasta el que produce presiones de 28 Newton/m2 (sonido máximo tolerable; I = 102 Watt/m2) (ver cuadro sgte).

- La distancia a la que se puede oír un sonido depende de su intensidad, que es el flujo medio de energía por unidad de área perpendicular a la dirección de propagación.

- La amplitud de una onda de sonido es el grado de movimiento de las moléculas de aire en la onda, que corresponde a la intensidad del enrarecimiento y compresión que la acompañan.  Cuanto mayor es la amplitud de la onda, más intensamente golpean las moléculas el tímpano y más fuerte es el sonido percibido, (ver Figura 6.3.).

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