PRÁCTICA #1: CARGA ELÉCTRICA Y LEY DE COULOMB
1. ¿Qué tipo de carga hay y cómo las podemos generar?
Los tipos de cargas que existen son positivas, neutras y negativas. Si dos cargas son del mismo signo experimentan un fuerza de repulsión entre ellas. Por otro lado, si son del mismo signo, se atraerán.
Para generar cargas podemos realizar el siguiente experimento:
Dos varillas con cargas del mismo signo se repelen. Para observarlo pueden frotarse dos varillas del mismo material (por ejemplo, vidrio) empleando el mismo método (por ejemplo, un paño de seda). Al ser del mismo material y haber sido frotadas de la misma forma, las varillas adquieren cargas del mismo signo. Si se cuelga una varilla de un hilo de forma que pueda girar y se le acerca la otra, la primera gira alejándose de la segunda, lo que demuestra que las cargas se repelen. Si las dos varillas tuvieran cargas de signo opuesto, la primera se acercaría a la segunda, puesto que las cargas de distinto signo se atraen.
2. ¿Cuáles son las formas de cargar un cuerpo?
Para lograr que un cuerpo quede cargado eléctricamente requerimos que haya en él un exceso de uno de los dos tipos de carga (+ o - ) , lo cual podemos lograr haciendo uso de diferentes procesos:
Frotamiento: consiste en frotar un elemento que esté cargado eléctricamente con uno sin carga. Habrá una transferencia electrónica del cargado al no cargado.
Inducción: consiste en acercar un cuerpo cargado a uno no cargado, en este momento las cargas pasarán del primero al segundo sin necesidad de que se toquen, sino simplemente a través del aire.
Contacto: si hacemos que dos cuerpos se toquen en su superficie, la carga eléctrica pasará del que esté cargado al que no lo esté.
3. Con un dibujo, explica cómo son las líneas de campo eléctrico para una carga positiva y para una carga negativa.
En este diagrama se pueden observar las líneas de fuerza de un campo eléctrico creado por dos cargas de signo opuesto. Una carga de prueba positiva sería atraída por la carga negativa y repelida por la positiva. Por eso, se puede decir que las líneas de campo eléctrico salen de las cargas positivas (ya que éstas repelen las carga de prueba positiva) y llegan a las cargas negativas (porque éstas atraen a la carga de prueba positiva).
4. ¿Qué es la máquina de Whimshurt, cómo funciona, cómo se carga?
Es una máquina permite transformar energía mecánica en eléctrica. A su vez dicha energía eléctrica puede transformarse en energía lumínica y sonora o también si se prefiere en energía mecánica nuevamente. Otra posibilidad que brinda es transformar
aquella energía eléctrica en energía química.
Cuando se acciona la manivela de la máquina se transmite el efecto de dicho accionar por dos correas cruzadas, a dos discos de acrílico con un diámetro habitual de entre 30 y 50 cm. Debido a que las correas están cruzadas un disco girará en el sentido de giro de las agujas del reloj y el otro en sentido contrario.
En estos discos se encuentran pegados, a intervalos regulares, trozos de igual superficie de papel de aluminio. Cuando los discos giran, estos trozos de papel son friccionados por unas escobillas de cobre. Como resultado de ello los discos pasan a ser el Soporte de una Energía eléctrica importante: se dicen que dichos discos "están cargados". Cuando los discos se saturan de Carga eléctrica el remanente pasa a unos botellones denominados de Leyden que actúan como condensadores de carga eléctrica.
Siendo superada la capacidad de estos condensadores, los electrones que portan una gran energía pasan a dos esferas metálicas de distinto volumen, de forma tal que la de mayor volumen pasa a tener mayor densidad energética que la otra.
Al superar la resistencia del aire, los electrones "saltan" de la esfera de mayor volumen a la de menor volumen. Se produce una chispa o rayo (energía lumínica) y un ruido (energía sonora).
Si separamos bien las esferas y conectamos la esfera de mayor volumen a un molinillo metálico, por medio de un cable: las aspas del molinillo girarán velozmente. Significa que la energía eléctrica se transformó en mecánica.
La esferita de un péndulo eléctrico colocado en las inmediaciones, se moverá al compás de los chispazos. Parte de los electrones energizados escaparon de la máquina, su energía no pudo ser canalizada y la entropía del universo aumentó.
5. Enuncia la ley de Coulomb.
Suponemos tener dos cargas puntuales q y q´, las cuales se encuentran a una distancia r de separación en el vacío. La fuerza que experimenta una carga debido a la otra está dada por la ley de Coulomb, donde la fuerza de atracción o repulsión, entre cargas de signos opuestos o iguales, respectivamente, es directamente proporcional al producto de la intensidad de sus cargas e inversamente proporcionales al cuadrado de distancia entre ellas .
FE = k * (q·q´/r2) (en el vacío)
Donde k es un valor constante y vale 8.988 * 109 N·m2/C2
miércoles, 28 de julio de 2010
Conceptos Importantantes
ENERGÍA: propiedad q tienen los cuerpos o sistemas de sufrir transformaciones. Capacidad de producir
trabajo.
TRABAJO MECÁNICO: producto escalar de una fuerza por el espacio recorrido o desplazamiento.
FUERZAS CONSERVATIVAS
Cuando sólo actúan este tipo de fuerzas, la energía mecánica se conserva, osea, NO varía.
Ejemplos de fuerzas conservativas: la gravitatoria, la elástica y la eléctrica.
FUERZAS DISIPATIVAS
Transforman la energía mecánica en calor. Ejemplo: la fuerza de rozamiento.
ENERGÍA CINÉTICA: energía q posee un cuerpo por tener masa y velocidad. Capacidad de un cuerpo para realizar trabajo por llevar una determinada velocidad
ENERGÍA POTENCIAL: producto del peso por la altura (como desplazamiento). Un objeto, por estar en un
campo gravitatorio posee peso, y si está a una determinada altura tiene energía
potencial, osea, puede realizar trabajo.
TEOREMA DE LA ENERGÍA CINÉTICA o DE LAS FUERZAS VIVAS
Si un objeto cambia de velocidad, ese cambio de velocidad se puede transformar en trabajo.
El trabajo de la fuerza aplicada a un cuerpo se invierte en una variación de la energía cinética.
· Si la fuerza lleva el mismo sentido q el desplazamiento, se incrementa la Ec. DEc > 0
· Si el sentido de la fuerza es opuesto al desplazamiento (como en las fuerzas de fricción), la Ec disminuye. DEc < 0.
PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA
La suma de la variación de la energía cinética y la variación de la energía potencial es igual a cero.
NO existe variación de la energía mecánica; es constante, si no existen fuerzas disipatorias.
Parte de la energía mecánica se transforma en trabajo de rozamiento o liberación de calor.
El trabajo de las fuerzas no conservativas es igual a la suma de la variación de la energía cinética y la variación de la energía potencial.
LEY DE COULOMB: 2 cargas q estén separadas por un distancia de 1 metro , si son de distinto signo, se traerán con una fuerza q tiene como módulo la siguiente fórmula:
Si son de igual signo, se repelerán.
LEY DE OHM
La diferencia de potencial entre dos puntos de un conductor es igual al producto de la resistencia por la intensidad.
LEY DE JOULE
El trabajo eléctrico o la energía absorbida del generador y disipada por la resistencia es igual al producto de la intensidad de la corriente por la diferencia de potencial entre los puntos A y B por el tiempo.
CARGA ELÉCTRICA: perturbación q un cuerpo produce en el espacio q lo rodea x el hecho d tener carga eléctrica.
POTENCIAL ELÉCTRICO: todo campo está definido por una unidad, la intensidad del campo gravitatorio.
POTENCIAL ELÉCTRICO EN UN PUNTO: es la energía potencial electroestática q tendría la unidad d carga situada en ese punto.
DIFERENCIA DE POTENCIAL ENTRE 2 PUNTOS: trabajo q hay q realizar para llevar 1 C de A a B.
TRABAJO ELÉCTRICO: producto d la carga x la diferencia d potencial q haya entre 2 puntos d un circuito.
POTENCIA ELÉCTRICA: es la potencia d un campo eléctrico (circuito). Es el trabajo realizado x unidad d tiempo.
CORRIENTE ELÉCTRICA: desplazamiento d un conjunto d cargas entre 2 puntos d un campo eléctrico con diferencia de potencial. Es un movimiento d electrones q va de mayor a menor potencial.
CORRIENTE CONTINUA: desplazamiento de electrones siempre en el mismo sentido, d mayor a menor potencial
CORRIENTE ALTERNA: fluctua, a intervalos muy pequeños d tiempo, el sentido del desplazamiento de los electrones
INTENSIDAD DE LA CORRIENTE: cantidad d la carga pasada por un conductor en un intervalo d tiempo.
SENTIDO DE LA CORRIENTE: realmente los electrones viajan del polo – al +. Pero convencionalmente decimos q viaja del polo + al –
GENERADOR ELÉCTRICO: aquel q transforma algún tipo de energía, en energía eléctrica para mantener constante la corriente eléctrica.
TIPOS:
· Mecánico: e.mecánica --- e.eléctrica (turbina hidroeléctrica)
· Químico: e.química --- e.eléctrica (pila)
· Solar: e.solar --- e.eléctrica (panel solar)
RECEPTOR ELÉCTRICO: transforma la energía eléctrica q proporciona el generador en otras formas d energía
TIPOS:
· Térmicos: e.eléctrica --- calor (estufa, secador, plancha..) ¡gran derroche d energía!
· Lumínicos: e.eléctrica --- luz (bombilla)
· Mecánicos: e.eléctrica --- e.mecánica (motor)
· Electroquímicos: e.eléctrica --- e.química
FUERZA ELECTROMOTRIZ DE UN GENERADOR: trabajo q se realiza x unidad d carga. La energía q proporciona en la unidad d carga para q se mueva.
FUERZA CONTRAELECTROMOTRIZ DE UN MOTOR: trabajo q realiza el motor por unidad d carga q recibe.
trabajo.
TRABAJO MECÁNICO: producto escalar de una fuerza por el espacio recorrido o desplazamiento.
FUERZAS CONSERVATIVAS
Cuando sólo actúan este tipo de fuerzas, la energía mecánica se conserva, osea, NO varía.
Ejemplos de fuerzas conservativas: la gravitatoria, la elástica y la eléctrica.
FUERZAS DISIPATIVAS
Transforman la energía mecánica en calor. Ejemplo: la fuerza de rozamiento.
ENERGÍA CINÉTICA: energía q posee un cuerpo por tener masa y velocidad. Capacidad de un cuerpo para realizar trabajo por llevar una determinada velocidad
ENERGÍA POTENCIAL: producto del peso por la altura (como desplazamiento). Un objeto, por estar en un
campo gravitatorio posee peso, y si está a una determinada altura tiene energía
potencial, osea, puede realizar trabajo.
TEOREMA DE LA ENERGÍA CINÉTICA o DE LAS FUERZAS VIVAS
Si un objeto cambia de velocidad, ese cambio de velocidad se puede transformar en trabajo.
El trabajo de la fuerza aplicada a un cuerpo se invierte en una variación de la energía cinética.
· Si la fuerza lleva el mismo sentido q el desplazamiento, se incrementa la Ec. DEc > 0
· Si el sentido de la fuerza es opuesto al desplazamiento (como en las fuerzas de fricción), la Ec disminuye. DEc < 0.
PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA
La suma de la variación de la energía cinética y la variación de la energía potencial es igual a cero.
NO existe variación de la energía mecánica; es constante, si no existen fuerzas disipatorias.
Parte de la energía mecánica se transforma en trabajo de rozamiento o liberación de calor.
El trabajo de las fuerzas no conservativas es igual a la suma de la variación de la energía cinética y la variación de la energía potencial.
LEY DE COULOMB: 2 cargas q estén separadas por un distancia de 1 metro , si son de distinto signo, se traerán con una fuerza q tiene como módulo la siguiente fórmula:
Si son de igual signo, se repelerán.
LEY DE OHM
La diferencia de potencial entre dos puntos de un conductor es igual al producto de la resistencia por la intensidad.
LEY DE JOULE
El trabajo eléctrico o la energía absorbida del generador y disipada por la resistencia es igual al producto de la intensidad de la corriente por la diferencia de potencial entre los puntos A y B por el tiempo.
CARGA ELÉCTRICA: perturbación q un cuerpo produce en el espacio q lo rodea x el hecho d tener carga eléctrica.
POTENCIAL ELÉCTRICO: todo campo está definido por una unidad, la intensidad del campo gravitatorio.
POTENCIAL ELÉCTRICO EN UN PUNTO: es la energía potencial electroestática q tendría la unidad d carga situada en ese punto.
DIFERENCIA DE POTENCIAL ENTRE 2 PUNTOS: trabajo q hay q realizar para llevar 1 C de A a B.
TRABAJO ELÉCTRICO: producto d la carga x la diferencia d potencial q haya entre 2 puntos d un circuito.
POTENCIA ELÉCTRICA: es la potencia d un campo eléctrico (circuito). Es el trabajo realizado x unidad d tiempo.
CORRIENTE ELÉCTRICA: desplazamiento d un conjunto d cargas entre 2 puntos d un campo eléctrico con diferencia de potencial. Es un movimiento d electrones q va de mayor a menor potencial.
CORRIENTE CONTINUA: desplazamiento de electrones siempre en el mismo sentido, d mayor a menor potencial
CORRIENTE ALTERNA: fluctua, a intervalos muy pequeños d tiempo, el sentido del desplazamiento de los electrones
INTENSIDAD DE LA CORRIENTE: cantidad d la carga pasada por un conductor en un intervalo d tiempo.
SENTIDO DE LA CORRIENTE: realmente los electrones viajan del polo – al +. Pero convencionalmente decimos q viaja del polo + al –
GENERADOR ELÉCTRICO: aquel q transforma algún tipo de energía, en energía eléctrica para mantener constante la corriente eléctrica.
TIPOS:
· Mecánico: e.mecánica --- e.eléctrica (turbina hidroeléctrica)
· Químico: e.química --- e.eléctrica (pila)
· Solar: e.solar --- e.eléctrica (panel solar)
RECEPTOR ELÉCTRICO: transforma la energía eléctrica q proporciona el generador en otras formas d energía
TIPOS:
· Térmicos: e.eléctrica --- calor (estufa, secador, plancha..) ¡gran derroche d energía!
· Lumínicos: e.eléctrica --- luz (bombilla)
· Mecánicos: e.eléctrica --- e.mecánica (motor)
· Electroquímicos: e.eléctrica --- e.química
FUERZA ELECTROMOTRIZ DE UN GENERADOR: trabajo q se realiza x unidad d carga. La energía q proporciona en la unidad d carga para q se mueva.
FUERZA CONTRAELECTROMOTRIZ DE UN MOTOR: trabajo q realiza el motor por unidad d carga q recibe.
Astronomia
La astronomía (del griego: αστρονομία = άστρον + νόμος, etimológicamente la "ley de las estrellas") es la ciencia que se ocupa del estudio de los cuerpos celestes, sus movimientos, los fenómenos ligados a ellos. Su registro y la investigación de su origen viene a partir de la información que llega de ellos a través de la radiación electromagnética o de cualquier otro medio. La astronomía ha estado ligada al ser humano desde la antigüedad y todas las civilizaciones han tenido contacto con esta ciencia. Personajes como Aristóteles, Tales de Mileto, Anaxágoras, Aristarco de Samos, Hiparco de Nicea, Claudio Ptolomeo, Hipatia de Alejandría, Nicolás Copérnico, Santo Tomás de Aquino, Tycho Brahe, Johannes Kepler, Galileo Galilei, Isaac Newton, Immanuel Kant, Gustav Kirchhoff y Albert Einstein han sido algunos de sus cultivadores.
Es una de las pocas ciencias en las que los aficionados aún pueden desempeñar un papel activo, especialmente en el descubrimiento y seguimiento de fenómenos como curvas de luz de estrellas variables, descubrimiento de asteroides y cometas, etc.
No debe confundirse a la Astronomía con la astrología. Aunque ambas comparten un origen común, son muy diferentes. La Astronomía es una ciencia: los astrónomos siguen el método científico. La astrología, que se ocupa de la supuesta influencia de los astros en la vida de los hombres, es una pseudociencia: los astrólogos, siguen un sistema de creencias no probadas o abiertamente erróneas, por ejemplo, no tienen en cuenta la precesión de los equinoccios, un descubrimiento que se remonta a Hiparco de Nicea.
Breve historia de la astronomia
En casi todas las religiones antiguas existía la cosmogonía, que intentaba explicar el origen del universo, ligando éste a los elementos mitológicos. La historia de la astronomía es tan antigua como la historia del ser humano. Antiguamente se ocupaba, únicamente, de la observación y predicciones de los movimientos de los objetos visibles a simple vista, quedando separada durante mucho tiempo de la Física. En Sajonia-Anhalt, Alemania, se encuentra el famoso Disco celeste de Nebra, que es la representación más antigua conocida de la bóveda celeste. Quizá fueron los astrónomos chinos quienes dividieron, por primera vez, el cielo en constelaciones. En Europa, las doce constelaciones que marcan el movimiento anual del Sol fueron denominadas constelaciones zodiacales. Los antiguos griegos hicieron importantes contribuciones a la astronomía, entre ellas, la definición de magnitud. La astronomía precolombina poseía calendarios muy exactos y parece ser que las pirámides de Egipto fueron construidas sobre patrones astronómicos muy precisos.
La cultura griega clásica primigenia postulaba que la Tierra era plana. En el modelo aristotélico lo celestial pertenecía a la perfección -"cuerpos celestes perfectamente esféricos moviéndose en órbitas circulares perfectas"-, mientras que lo terrestre era imperfecto; estos dos reinos se consideraban como opuestos. Aristóteles defendía la teoría geocéntrica para desarrollar sus postulados. Fue probablemente Eratóstenes quien diseñara la esfera armilar que es un astrolabio para mostrar el movimiento aparente de las estrellas alrededor de la tierra.
Esfera armilar.
La astronomía observacional estuvo casi totalmente estancada en Europa durante la Edad Media, a excepción de algunas aportaciones como la de Alfonso X el Sabio con sus tablas alfonsíes, o los tratados de Alcabitius, pero floreció en el mundo con el Imperio persa y la cultura árabe. Al final del siglo X, un gran observatorio fue construido cerca de Teherán (Irán), por el astrónomo persa Al-Khujandi, quien observó una serie de pasos meridianos del Sol, lo que le permitió calcular la oblicuidad de la eclíptica. También en Persia, Omar Khayyam elaboró la reforma del calendario que es más preciso que el calendario juliano acercándose al Calendario Gregoriano. A finales del siglo IX, el astrónomo persa Al-Farghani escribió ampliamente acerca del movimiento de los cuerpos celestes. Su trabajo fue traducido al latín en el siglo XII. Abraham Zacuto fue el responsable en el siglo XV de adaptar las teorías astronómicas conocidas hasta el momento para aplicarlas a la navegación de la marina portuguesa. Ésta aplicación permitió a Portugal ser la puntera en el mundo de los descubrimientos de nuevas tierras fuera de Europa.
Es una de las pocas ciencias en las que los aficionados aún pueden desempeñar un papel activo, especialmente en el descubrimiento y seguimiento de fenómenos como curvas de luz de estrellas variables, descubrimiento de asteroides y cometas, etc.
No debe confundirse a la Astronomía con la astrología. Aunque ambas comparten un origen común, son muy diferentes. La Astronomía es una ciencia: los astrónomos siguen el método científico. La astrología, que se ocupa de la supuesta influencia de los astros en la vida de los hombres, es una pseudociencia: los astrólogos, siguen un sistema de creencias no probadas o abiertamente erróneas, por ejemplo, no tienen en cuenta la precesión de los equinoccios, un descubrimiento que se remonta a Hiparco de Nicea.
Breve historia de la astronomia
En casi todas las religiones antiguas existía la cosmogonía, que intentaba explicar el origen del universo, ligando éste a los elementos mitológicos. La historia de la astronomía es tan antigua como la historia del ser humano. Antiguamente se ocupaba, únicamente, de la observación y predicciones de los movimientos de los objetos visibles a simple vista, quedando separada durante mucho tiempo de la Física. En Sajonia-Anhalt, Alemania, se encuentra el famoso Disco celeste de Nebra, que es la representación más antigua conocida de la bóveda celeste. Quizá fueron los astrónomos chinos quienes dividieron, por primera vez, el cielo en constelaciones. En Europa, las doce constelaciones que marcan el movimiento anual del Sol fueron denominadas constelaciones zodiacales. Los antiguos griegos hicieron importantes contribuciones a la astronomía, entre ellas, la definición de magnitud. La astronomía precolombina poseía calendarios muy exactos y parece ser que las pirámides de Egipto fueron construidas sobre patrones astronómicos muy precisos.
La cultura griega clásica primigenia postulaba que la Tierra era plana. En el modelo aristotélico lo celestial pertenecía a la perfección -"cuerpos celestes perfectamente esféricos moviéndose en órbitas circulares perfectas"-, mientras que lo terrestre era imperfecto; estos dos reinos se consideraban como opuestos. Aristóteles defendía la teoría geocéntrica para desarrollar sus postulados. Fue probablemente Eratóstenes quien diseñara la esfera armilar que es un astrolabio para mostrar el movimiento aparente de las estrellas alrededor de la tierra.
Esfera armilar.
La astronomía observacional estuvo casi totalmente estancada en Europa durante la Edad Media, a excepción de algunas aportaciones como la de Alfonso X el Sabio con sus tablas alfonsíes, o los tratados de Alcabitius, pero floreció en el mundo con el Imperio persa y la cultura árabe. Al final del siglo X, un gran observatorio fue construido cerca de Teherán (Irán), por el astrónomo persa Al-Khujandi, quien observó una serie de pasos meridianos del Sol, lo que le permitió calcular la oblicuidad de la eclíptica. También en Persia, Omar Khayyam elaboró la reforma del calendario que es más preciso que el calendario juliano acercándose al Calendario Gregoriano. A finales del siglo IX, el astrónomo persa Al-Farghani escribió ampliamente acerca del movimiento de los cuerpos celestes. Su trabajo fue traducido al latín en el siglo XII. Abraham Zacuto fue el responsable en el siglo XV de adaptar las teorías astronómicas conocidas hasta el momento para aplicarlas a la navegación de la marina portuguesa. Ésta aplicación permitió a Portugal ser la puntera en el mundo de los descubrimientos de nuevas tierras fuera de Europa.
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