FUERZA GRAVITATORIA

Es la fuerza ejercida por la gravedad de la tierra. Una de las más fundamentales de la naturaleza.

La masa de los objetos y la distancia entre ellos afectan la magnitud de la fuerza gravitacional.

A mayor masa de los objetos y a menor distancia entre ellos, mayor es la intensidad de la fuerza. Masas gigantes pueden atraer con mayor fuerza, mientras que a mayor distancia las fuerzas se debilitan.

Cuando un objeto esta en caída libre experimenta una aceleración g que actúa hacia el centro de la tierra. Al aplicar la segunda ley de Newton F=ma al objeto de la masa m en caída libre, con a=g y F=Fg se obtiene: Fg =Mg

EJEMPLO:

• Al levantar un objeto y lanzarlo hacia arriba irá disminuyendo su velocidad de subida hasta que comience a caer, esto se debe a la atracción que la Tierra ejerce sobre él.
• El que todos los cuerpos se encuentren unidos al suelo y no salgan volando se debe a la atracción con el centro de la tierra a causa de esta fuerza.
• El dolor que deja en el hombro cargar una mochila pesada, también se debe a esta.
• La luna se encuentra girando alrededor de la Tierra gracias a la fuerza de gravedad que el planeta ejerce sobre ella.
• El peso que tiene un cuerpo es debido al tamaño de su masa, que es atraído hacia el suelo por ésta.
• La fuerza de gravedad entre las montañas y las nubes hace que las nubes viajen hacia las montañas.
• Las gotas de lluvia caen hacia abajo debido a su peso y a la atracción de esta fuerza.  

FUERZA ELECTROMAGNÉTICA

Es una interacción que ocurre entre las partículas con carga eléctrica es fundamental y macroscópica, fijado con un observador. Se separa en dos tipos de interacción: electrostática que actúa sobre cuerpos cargados en reposo al observador y la magnética, que actúa sobre cargas en movimiento respecto al observador.

Las partículas fundamentales interaccionan electromagnéticamente mediante el intercambio entre partículas cargadas. La electrodinámica cuántica proporciona la descripción de esta interacción, que puede ser unificada con la interacción nuclear débil según el modelo actual.

EJEMPLO DE EQUIPOS O SITUACIONES BASADAS EN ELECTROMAGNETISMO:

• Microondas de cocina
• Transformadores
• Lectores de tarjetas magnéticas
• Equipos de resonancia magnética para estudios médicos
• Micrófonos
• Aviones
• Cámaras digitales
• Celulares
• Termómetros
• Instrumentos ópticos
• Imanes
• Brújulas
• Planchas
• Equipos de ecografía
• Osciloscopios
• Espectrómetros de masas
• Módems
• Tomógrafos

FUERZA NUCLEAR FUERTE

Permite a unirse a los quarks para formar hadrones. La interacción electromagnética se da entre partículas cargadas eléctricamente, donde las partículas también tienen carga. Su accionar siendo el más fuerte solo se aprecia a muy cortas distancias. Para que los protones y neutrones no se desestabilicen es la llamada interacción fuerte residual la cual se produce a través de parejas quark-anti quark en forma de piones.

Fuerza en los núcleos atómicos más intensa que la que ejerce la repulcionelectrostatica entre las cargas positivas que permiten que permanezcan unidas, tiene Como partícula mediadora el gluón que es una partícula sin masa, de spin igual a 1 y es la que mantiene unido los quark.

EJEMPLO:

Es la que mantiene unido a los nucleones (partículas que constituyen al núcleo atómico de protones y neutrones). Esta fuerza hace que aunque los protones tienen carga positiva y no se repelen, de esta manera que el núcleo se mantiene. Esta fuerza libera energía en las reacciones nucleares como la desintegración del átomo de uranio.

FUERZA NUCLEAR DÉBIL

Actúa entre partículas elementales. Es importante en la velocidad de reacción de reacciones nucleares que ocurre en estrellas y en explosiones volcánicas.

La fuerza débil es una fuerza de corto alcance y causa un tipo de desintegración radiactiva llamada “desintegración beta”.

Es la única interacción capaz de cambiar su sabor debido a la gran masa de las partículas que transportan la interacción débil.




EJEMPLO:

Es la que mantiene estables a los nucleones, los cuales se pueden desintegrar a su vez en partículas mas elementales: los quarks.

TALLER FÍSICA

1.    Mama compro un frasco de tomate y no puede abrirlo. Johana, su hoja de 10° grado. Toma el frasco, lo introduce en agua caliente y logra abrirlo. Su mama le pide una explicación; ¿Qué le responde Johana?

• R//: Que existe una dilatación volumétrica al existir alta T, la tapa se dilata al calentarse  y se puede abrir más fácilmente.

2.    En una habitación a 20 °C, se toma una cinta de acero y se le trazan marcas para indicar su longitud. Cuando la temperatura en el cuarto asciende a 28 °C, ¿las marcas registradas son más cortas, más largas o quedan iguales?

• R//: Más larga; la temperatura aumenta y la cinta de acero se dilata.

3.    El punto de ebullición del hidrógeno es -252,9 °C. Explica esta temperatura en las escala kelvin y Fahrenheit.

• R//:   T°K = T°C + 273                           T°F = 1, 8 T°C +32

                 °K= -252, 9 + 273                           F = (1,8). (-252,9) +32
                 °K= 20,1                                         F = -423,22

4.    La diferencia de temperaturas en el interior y el exterior de una casa es 5 °C. Consigna esta diferencia en las escalas Rankine y Kelvin.

• R//:      T°R = 1, 8 T°C + 492                                             T°K = T°C + 273

                      °R = (1, 8). (5) + 492                                              °K = 5 + 273

                      °R = 501                                                                 °K = 278

5.    Un metal se calienta de -25 °F hasta 125 °F. Determina el cambio de temperaturas de este en las escalas kelvin y Celsius.

• R//:    ΔT = -25→ 125 = 150 °F                                  T°C = T°F – 32 /1,8

                    T°K = (TF – 32) /1, 8 + 273                              °C = 150 – 32 /1,8

                   °K = (150 -32)/1, 8 + 273                                  °C = 65, 5

                   °K = 338, 5

6.    La longitud de una barra de latón a 22 °C es 4,5 m; Precisa la longitud de esta a 60 °C de temperatura, si el coeficiente de expansión lineal del latón es  (19X10ˆ-6) (°C) ˆ-1.

• R//:   ΔL = αl. ΔT

             ΔL = (19X10ˆ-6 °Cˆ-1). (4, 5 m). (60°C – 22°C

             ΔL = 0,003249 m

             AL = (F – Lα)

            L F = 0,003249 + 4, 5

            L F = 4,503249 m

       

7.    Un anillo de acero tiene 8 centímetros de diámetro a 18 °C. Determina el radio del anillo a 50 °C.

• R//:   ΔL = (12X10ˆ-6 °Cˆ-1). (4 m). (32 °C)

              ΔL = 0,001536 cm

              ΔL = LF – Lᴏ

              LF = ΔL + Lo

              LF = 0,001536 + 4 cm

              LF = 4001536 cm

8.    A 18 °C de temperatura una lámina cuadrada de cobre tiene 2 cm de lado.

a.    ¿Qué área tendrá la lámina si su temperatura se incrementa hasta 45 °C?

•     R//:  ΔL = (16X10ˆ-6 °Cˆ-1). (2 cm). (27 °C)

                    ΔL = 0,000864 cm

                    ΔL = Lf – Lo

                      Lf = 0,000864 + 2 cm

                      Lf = 2,000864 cm

b.    ¿Cuánto medirá ahora el lado de la lámina?

•     R//:   ΔA = 2(16X10ˆ-6 °Cˆ-1). (4 cm²). (27 °C)

                     ΔA = 0,003456

                     ΔA = Af – Ao

                       Af = 0,003456 + 4 cm²

                       Af = 4.003456 cm²

9.    Un recipiente de aluminio de 2 litros de capacidad, se llena por completo con tetracloruro de carbono, el cual tiene como coeficiente de expansión volumétrica: .La temperatura inicial del conjunto es 12 °C. Si la temperatura del recipiente y del tetracloruro aumenta 11°C, ¿se derramara parte del tetracloruro? Si es  así, determina el volumen que sale del recipiente.

• R//:    Δ (aluminio) = 3(24x10ˆ-6) (2.000 cm³) (23°C – 12°C)

                            ΔL

            Δ ΑL = 3(24x10ˆ-6) (2.000 cm³) (11°C)

            Δ AL = 1.584 cm³

          ΔCCL = (5, 81X10ˆ-4) (2.000 cm³) (11°C)

          ΔCCL = 12,782 cm³