QuÃmica, FÃsica, GeografÃa y EcologÃa

Tuesday, 24 de November de 2009

1. Mecánica

La Mecánica es la parte de la Física que estudia el movimiento y equilibrio de los sólidos y los fluidos, así como las fuerzas que se producen. para su estudio se divide en tres grandes áreas:

Cinemática
Dinámica
Estática

Cinemática

Se ocupa de la descripción del movimiento sin tener en cuenta sus causas

Esta parte de la Mecánica estudia el movimiento en su aspecto geométrico, considerando el espacio y el tiempo, pero sin tener en cuenta las fuerzas que en él intervienen.

Básicamente, trata de la fundamentación de un lenguaje así como la definición de las magnitudes básicas (propiedad de un objeto o fenómeno físico que puede ser medida) para la descripción mecánica de las relaciones entre ellas.

Estas magnitudes son: la aceleración, la velocidad, la posición y el tiempo. La aceleración (tasa de variación de la velocidad) expresa el incremento de la velocidad en la unidad de tiempo. Es el cambio de la velocidad dividido por el tiempo en que se produce, y se mide, según el Sistema Internacional, en metro por segundo cada segundo (m/s2). La velocidad (tasa de variación de la posición) expresa el espacio recorrido por un móvil en la unidad de tiempo. Se realiza dividiendo la distancia recorrida por el intervalo de tiempo.

Esta magnitud se denomina celeridad, y puede medirse en unidades como kilómetros por hora, metros por segundo, etc. La variación de la posición de un móvil se llama desplazamiento.

El desplazamiento se produce al sacar un móvil de una ubicación, en un momento determinado (tiempo inicial), y moverlo a otra, en otro periodo de tiempo considerado final. Se expresa en metros. El tiempo es la magnitud física que permite ordenar la secuencia de los sucesos, estableciendo un pasado, un presente y un futuro.

Es el lapso que se emplea para recorrer una cierta distancia y que permite la determinación de la velocidad. Su unidad en el Sistema Internacional es el segundo.

Dinámica

Se ocupa de la descripción del las causa que producen el movimiento

Esta parte de la Física estudia simultáneamente los movimientos y las fuerzas que los producen.

Newton, al definir la fuerza y la masa, y relacionarlas con la aceleración, contribuyó a la construcción de la Mecánica clásica.

Para entender cómo y por qué se aceleran los objetos, hay que determinar el significado de fuerza y masa

La fuerza es la acción física responsable de los cambios de movimiento de los cuerpos, pudiendo modificar su estado de reposo o de movimiento, como así también deformarlo.

La masa es la magnitud física que expresa la cantidad de materia que contiene un cuerpo. No es lo mismo que el peso, que mide la atracción que ejerce la Tierra sobre una masa determinada y varía según su posición en relación con la Tierra, pero es proporcional a la masa.

La fuerza que se aplica sobre un cuerpo libre es igual al producto de la masa del cuerpo por la aceleración que recibe. La fuerza se mide en kg y la unidad de la masa es gramo-masa o kilo-masa (según el sistema utilizado).

La Dinámica se fundamenta en los conceptos de fuerza y de energía potencial, y sus bases lo constituyen dos principios de Newton y uno de Galileo

Para los objetos que se desplazan a velocidades próximas a la velocidad de la luz, las leyes de Newton han sido sustituidas por la teoría de la relatividad de Albert Einstein.

Para las partículas atómicas y subatómicas, las leyes de Newton han sido sustituidas por la teoría cuántica. Pero para los fenómenos de la vida diaria, las tres leyes del movimiento de Newton siguen siendo la piedra angular de la dinámica

Cuando la dinámica estudia el movimiento de los cuerpos sólidos forma la llamada estereodinámica y cuando se ocupa del movimiento de los gases y de los líquidos, la aerodinámica y la hidrodinámica, respectivamente

Para su aplicación práctica esta disciplina se divide a su vez en dos partes que son: la cinética, que estudia los procesos que evolucionan con el tiempo y la estática, que se encarga de los procesos físicos que, sometidos a fuerzas, no sufren cambio de posición

Estática

Se encarga de los procesos físicos que no sufren cambios de posición cuando son sometidos a fuerzas

Esta parte de la mecánica investiga las condiciones bajo las cuales se encuentran en equilibrio las fuerzas que actúan sobre un cuerpo.

Puede ser considerada como parte de la dinámica porque el equilibrio se manifiesta por la ausencia de movimiento (reposo) o cuando se mueve con movimiento rectilíneo y uniforme

Una fuerza aislada aplicada sobre un cuerpo no puede producir por sí sola equilibrio. En un cuerpo en equilibrio, cada fuerza es igual y opuesta a la resultante de todas las demás. Así, dos fuerzas iguales y opuestas, actuando sobre la misma línea de acción, sí producen equilibrio

El equilibrio puede ser de tres clases:

Estable: cuando separado de su posición de equilibrio tiende a recuperarla.

Inestable: cuando no tiende a recuperarla

Indiferente: cuando toda posición es de equilibrio

Esta clasificación se aplica tanto a los cuerpos suspendidos como a los apoyados, dependiendo ésta de la ubicación del centro de gravedad de los mismos

Cuando la estática estudia las composiciones de fuerzas en los cuerpos sólidos forma la llamada estereostática y cuando estudia las leyes aplicadas a los líquidos y los gases, forma la hidrostática y la aerostática, respectivamente

Globo aerostático

Los problemas relacionados con el equilibrio son de gran importancia en la construcción, pues aunque las máquinas hayan sido construidas para que sus mecanismos se muevan, el estudio de sus condiciones de equilibrio proporciona datos muy valiosos sobre los fenómenos de su funcionamiento bajo condiciones normales

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Tuesday, 24 de November de 2009

2. Leyes de Newton

Primera ley de Newton

Segunda ley de Newton

Tercera ley de Newton

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Monday, 23 de November de 2009

10. Mecánica cuántica

Intrucciones:

a) Observa con atención este video

¿Te interesa comprender mejor este video?

b) Deberás leer qué son los números cuánticos y después ver el video del mismo título "Los números cuánticos"

Números Cuánticos

Son cuatro (04) los números encargados de definir la función de onda (PSI) asociada a cada electrón de un átomo: el principal, secundario, magnético y de Spin. Los tres (03) primeros resultan de la ecuación de onda; y el último, de las observaciones realizadas de los campos magnéticos generados por el mismo átomo.

Número cuántico principal

<> Es un criterio positivo, representado por la letra "n", indica los niveles energéticos principales. Se encuentra relacionado con el tamaño. En la medida que su valor aumenta, el nivel ocupa un volumen mayor y puede contener más electrones, y su contenido energético es superior. Sus valores pueden ser desde 1 hasta infinito.

Número cuántico secundario

Representado por la letra "I", nos indica la forma que pueden tener el espacio donde se encuentra el electrón. El valor que se le asigna depende del número principal; va desde cero (0) hasta n-1.

Se ha conseguido que para dos (02) electrones que pertenecen al mismo nivel energético (igual "n"), las diferencias en valores de "I", se expresan en diferencias de contenidos energéticos, debido a esto reciben la denominación de subniveles de energía con un aumento progresivo en la medida que "I" aumenta de valor.

I = 0

I = 1

I = 2

I = 3

Orbital s

Orbital p

Orbital d

Orbital f

I = 0		I = 1		I = 2		I = 3	Comparación
Orbital	<	Orbital	<	Orbital	<	Orbital	Desde el punto de
s		p		d		f	Vista energético

Número cuántico magnético

<> Representa las orientaciones que pueden asumir los diferentes orbitales frente a un campo magnético; el símbolo utilizado es "m"; y los valores que tienen son los números orbitales enteros que van desde -1 hasta +1. El números de valores que pueden tener "m" indican el números de órbitas que puede contener un sub-nivel de energía.

Número cuántico de Spin

Tiene dos(02) valores permitidos +1/2 y -1/2. Estos valores representan el movimiento del electrón, tipo de rotación sobre su eje, con dos (02) únicas posibilidades y opuestas entre sí, hacía la derecha o hacía la izquierda. Cada uni de los orbitales puede contener dos (02) electrones, uno con cada spin. De estar los dos (02), el momento magnético se anula, es cero, esto sucede debido a lo apuesto.

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Monday, 23 de November de 2009

8 a. El principio de incertidumbre

Principios de incertidumbre

Para poder estudiar las propiedades de un átomo y de sus partículas constituyentes, es necesario iluminarlo; es decir lograr la incidencia de luz sobre el; esto trae un cambio en su contenido energético y, a s vez en la posición. En otra palabras: el estudio del átomo lleva un error necesario que nos impide hablar con certeza de la posición o contenido energético del mismo.

Esto imposibilita presentar un átomo como hasta el momento se ha hecho, puesto que se puede describir un espacio donde es muy probable encontrar un electrón, pero no se pude excluir la posibilidad de que se encuentre en otro lugar.

Según el principio de incertidumbre no se puede conocer con exactitud la posición del electrón ni su contenido energético. Esto obliga a usar un nuevo termino "probabilidad", para la descripción del átomo.

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Monday, 23 de November de 2009

8. Modelo de Bohr

Modelo Atómico de Bohr

El físico danés Niels Bohr ( Premio Nobel de Física 1922), postula que los electrones giran a grandes velocidades alrededor del núcleo atómico. Los electrones se disponen en diversas órbitas circulares, las cuales determinan diferentes niveles de energía. El electrón puede acceder a un nivel de energía superior, para lo cual necesita "absorber" energía. Para volver a su nivel de energía original es necesario que el electrón emita la energía absorbida ( por ejemplo en forma de radiación). Este modelo, si bien se ha perfeccionado con el tiempo, ha servido de base a la moderna física nuclear. Este propuso una Teoría para describir la estructura atómica del Hidrógeno, que explicaba el espectro de líneas de este elemento. A continuación se presentan los postulados del Modelo Atómico de Bohr:

El Atomo de Hidrógeno contiene un electrón y un núcleo que consiste de un sólo protón. · El electrón del átomo de Hidrógeno puede existir solamente en ciertas órbitas esféricas las cuales se llaman niveles o capas de energía. Estos niveles de energía se hallan dispuestos concéntricamente alrededor del núcleo. Cada nivel se designa con una letra (K, L, M, N,...) o un valor de n (1, 2, 3, 4,...).

El electrón posee una energía definida y característica de la órbita en la cual se mueve. Un electrón de la capa K (más cercana al núcleo) posee la energía más baja posible. Con el aumento de la distancia del núcleo, el radio del nivel y la energía del electrón en el nivel aumentan. El electrón no puede tener una energía que lo coloque entre los niveles permitidos.
Un electrón en la capa más cercana al núcleo (Capa K) tiene la energía más baja o se encuentra en estado basal. Cuando los átomos se calientan, absorben energía y pasan a niveles exteriores, los cuales son estados energéticos superiores. Se dice entonces que los átomos están excitados.
Cuando un electrón regresa a un Nivel inferior emite una cantidad definida de energía a la forma de un cuanto de luz. El cuanto de luz tiene una longitud de onda y una frecuencia características y produce una línea espectral característica.
La longitud de onda y la frecuencia de un fotón producido por el paso de un electrón de un nivel de energía mayor a uno menor en el átomo de Hidrógeno esta dada por:
Para Bohr el átomo sólo puede existir en un cierto número de estados estacionarios, cada uno con una energía determinada.
La energía sólo puede variar por saltos sucesivos, correspondiendo cada salto a una transición de un estado a otro. En cada salto el átomo emite luz de frecuencia bien definida dada por:

hv = | E_i - E_i|

De esta manera se explican los espectros atómicos, que en el caso del Hidrógeno los niveles de energía posibles están dados por la fórmula:

E = - (h/R)/n² , ( n = 1, 2, 3, . . . infinito)

h = 60625 x 10^-34 Joule - seg, Const. de Plank

R = 1.10 x 10⁷ m^-1 , Const. de Rydberg

El modelo de Niels Bohr, coincide con el propuesto por Rutherford, admite la presencia de un núcleo positivo que contiene, prácticamente, toda la masa del átomo, donde se encuentran presentes los protones y los neutrones.

Los electrones con carga negativa, se mueven alrededor del núcleo en determinados niveles de energía, a los que determinó estados estacionarios, y les asignó un número entero positivo. El nivel más cercano tiene el número 1, le sigue el 2, como se citó en párrafo de éste mismo enunciado (Modelo atómico de Bohr).

Siempre que el electrón se mantenga en la órbita que le corresponde, ni gana ni pierde energía.

Si un electrón salta de una órbita a otra capta o libera energía en forma de fotones. La cantidad viene dada por la diferencia de energía entre los dos (02) niveles.

La energía de cada nivel es mayor en la medida que se aleja del núcleo; sin embargo, las diferencias entre los niveles va disminuyendo, lo que permite que las transiciones electrónicas se produzcan con facilidad.

El número de electrones de cada elemento en su estado natural es característico, puesto que depende de su número atómico. Estos electrones estarán distribuidos en diferentes niveles energéticos que pueden funcionar como estaciones de paso para aquellos que reciben suficiente energía para saltar de un nivel a otro. Al devolverse, la luz que, difractada, produce el espectro característico

Por: Victor Hugo Alva | Química | Comentarios (0) | Referencias (0)