Clasficiación de la materia

La materia puede clasificarse en dos categorías principales:

• Sustancias puras, cada una de las cuales tiene una composición fija y un único conjunto de propiedades.
• Mezclas, compuestas de dos o más sustancias puras.

Las sustancias puras pueden ser elementos o compuestos, mientras que las mezclas pueden ser homogéneas o heterogéneas:

Presión atmosférica

PRÁCTICA 1: Hemos utilizado un tapón de corcho, una jeringuilla, hilo y portapesas.

1º Medimos el diámetro del émbolo con un calibre Ø=1,5cm.

2º Calculamos el radio

r = 1,5 cm / 2 = 0,75 cm

y la superficie:

s = π·r² = 1,77 cm² = 0,000177 m²

3º Después de cerrar herméticamente la jeringa asegurarnos que no tenía aire, empezamos a poner pesas, empezamos por 10 g y fuimos sumando hasta alcanzar 2190 kg. Nos quedamos sin pesa y pusimos unas llaves y aun así el émbolo no cedía. Así que la 1º práctica se dio por finalizada ya que nos quedamos sin tiempo y sin pesas.

PRÁCTICA 2: Para la segunda práctica usamos los mismos utensilios cambiando las pesas por un dinamómetro del que tirábamos horizontalmente

El émbolo cedió a los 22 N teniendo en cuenta que la jeringuilla estaba abierta y había que aplicar un fuerza de 5 N nos quedó en total 17 N la fuerza necesaria para superar la presión atmosférica. Aplicamos la formula de la presión para averiguar su valor. 17 N / 0,000177 m² = 96045 Pa.

CONCLUSIONES: Como hemos podido comprobar la jeringa con aire se abre muy fácilmente y sellada cuesta mucho mas abrirla. La razón de que pase esto es que con la jeringuilla abierta hay aire y la presión atmosférica no ejerce ninguna fuerza y con la jeringuilla cerrada no hay aire y se crea un vacío que hace que la presión aumente fuera de la jeringuilla.

Luis Francisco Guerrero y Azucena Salguero (Alumnos de 4º Diver.)

Otra sencilla experiencia con la presión atmosférica.

Con la presión atmosférica pueden hacerse muchos experimentos de lo que hemos llamado en ocasiones anteriores Física de cafetería, he aquí un ejemplo:

Echamos un poco de agua caliente en una botella, tapamos su boca con un globo. Después enfriamos la botella poniéndola bajo el chorro de agua fría. Al hacer esto el aire en el interior de la botella se enfría y se contrae haciendo disminuir la presión interior, por lo que la mayor presión exterior hará que el globo se meta en la botella.

Aquí os dejo un vídeo de la experiencia rodado por el profesor de Física Manuel Díaz Escalera

Dos tablas periódicas curiosas.

Dos recursos interesantes sobre la tabla periódica (en inglés)

La tabla periódica de los vídeos. Cada elemento tiene un enlace a un vídeo de youtube.


La otra es una tabla periódica visual que nos ofrece las propiedades de cada elemento y varias imágenes de cada uno de ellos.

Para acabar un curioso vídeo. ¿Recordais aquel anuncio de Coca Cola que decía aquello de "para los altos, para los bajos,..."? Aquí algo parecido pero jugando con los símbolos de los elementos de la tabla periódica.

Midiendo el coeficiente de rozamiento.

Cuando intentamos deslizar un cuerpo por una superficie plana aparece una fuerza debido a la rugosidad de las superficies conocida como fuerza de rozamiento. Esta fuerza de rozamiento iguala a la fuerza que intenta mover el cuerpo hasta un valor máximo, que depende de la naturaleza de las superficies y de la fuerza N que ejerce la superficie sobre el cuerpo.
El valor de la fuerza de rozamiento máxima es:

F roz max = coeficente de rozamiento · N.

Para medir la fuerza de rozamiento entre la mesa y un taco de madera basta con tirar del taco de madera en reposo usando un dinamómetro horizontal, la lectura del dinamómetro cuando empiece a moverse el taco es el valor máximo de la fuerza de rozamiento.

En esta experiencia hemos medido la fuerza de rozamiento máxima entre el taco de madera y la mesa, variando la masa del taco añadiéndole diferentes pesas. Se ha medido además el peso del taco en cada caso. Se trata de comprobar como, en todos los casos el coeficiente de rozamiento es el mismo.

RESULTADOS

Leyes de Newton

Página de Luis Ignacio García, premiada por el Ministerio de Educación en la que se tratan de forma interactiva las leyes de Newton.

Segunda ley de Newton. Simulación

sSoftware de Walter Fendt que simula una experiencia sobre la segunda ley de Newton

Fuerzas en el plano inclindado

Cuando sobre un cuerpo se encuentra en un plano inclinado su peso para ser compensado requiere la acción de dos fuerzas:

• Una fuerza F1 paralela al plano que es la que debemos ejercer para evitar que el cuerpo deslice plano abajo. Esta fuerza podemos medirla colocando el carrito pendiendo de un dinamómetro colocado paralelamente al plano.
  
• Otra fuerza F2 perpendicular al plano y ejercida por el plano para mantener el carrito sobre su superficie. Podemos determinarla tirando del carro perpendicularmente al plano con un dinamómetro, su lectura en el momento en que el carrito comience a despegarse del plano es el valor de la fuerza que buscamos.

Como se observa en las figura la composición de ambas fuerzas es una fuerza igual y opuesta al peso del carrito que previamente hemos medido colgándolo verticalmente de un dinamómetro vertical.

Ft = P = m g = 0,97 N

Las fuerzas F1 y F2 son perpendicularles por lo que su resultante puede hallarse aplicando el Teorema de Pitágoras, por lo que debe cumplirse:

De manera inversa podemos calcular ambas componentes a partir del valor de Ft si conocemos al ángulo A de inclinación del plano:

F1 = Ft · sen A
F2 = Ft · cos A

Experiencia 1

Al medir las fuerzas se obtuvieron los valores representados en la figura. También se midió el ángulo de inclinación del plano, determinando su altura (65,3 cm) y su longitud (90 cm) se puede determinar su ángulo de inclinación que resultó ser de 46,5º

Aplicando el teorema de Pitágoras a los valores experimentales obtenemos el valor de Ft siguiente:

Ft = 0,96 N

Este valor difiere tan solo un 1% del valor obtenido al pesar el carrito (0,97 N).

También podemos comprobar las relaciones trigonmétricas entre Ft, F1 y F2

F1 = Ft · sen A = 0,97 N · sen 46,5 = 0,70 N
F2 = Ft · cos A = 0,97 N· cos 46,5 = 0,67 N

Los valores se ajustan al los experimentales (0,67 N y 0,68 N) dentro de un margen de error razonable.

Experiencia 2

Variamos la inclinación del plano y repetimos la experiencia:

Componentes de la fuerza:

F1 = 0,48 N
F2 = 0,80 N

La aplicación del Teorema de Pitágoras nos da:

Ft = 0,93 N valor muy aproximado a 0,97 N

Inclinación del plano:

Altura del plano = 44,5 cm
Longitud = 90 cm
sen A = 44,5 / 90 = 0,494
A = 29,6º

Comprobamos el valor de las componentes:

F1 = Ft · sen A = 0,97 N · sen 29,6 = 0,48 N
F2 = Ft · cos A = 0,97 N· cos 46,5 = 0,84 N

Los valores de son bastante aproximados a los obtenidos al medir: 0,48 N y 0,80 N.

Deformaciones en un muelle. Ley de Hooke

Para analizar la fuerza necesaria para deformar un muelle colgamos de él diferentes masas y tomamos nota de la longitud que adopta para cada masa. Los resultados obtenidos fueron los siguientes:

MASA (kg)	LONGITUD (m)
0,000	0,197
0,020	0,208
0,040	0,220
0,060	0,231
0,080	0,242
0,100	0,254
0,120	0,262
0,150	0,281
0,200	0,310
0,250	0,336
0,300	0,365
0,350	0,391

Con estos resultados determinamos la fuerza (F=mg) y la deformación (longitud - longitud en reposo):

DEFORMACIÓN (m)	PESO (N)
0,000	0,000
0,011	0,196
0,023	0,392
0,034	0,588
0,045	0,784
0,057	0,980
0,065	1,176
0,084	1,470
0,113	1,960
0,139	2,450
0,168	2,940
0,194	3,430

Si representamos gráficamente ambas variables vemos que son proporcionales, es decir:

F = k · x

Siendo F la fuerza aplicada al muelle, x la distancia que se ha estirado o contraído y k la constante elástica del muelle (en este caso su valor es 17,50 N/m). Este resultado se conoce como ley de Hooke.

Péndulos simulados

En esta simulación puedes realizar de forma virtual la experiencia del péndulo simple. En ella además de variar la longitud del péndulo, puedes reproducir las condiciones de gravedad de la Tierra u otros planetas del Sistema Solar.

Simulación del péndulo (Angel Franco García)

La segunda simulación es similar a la primera aunque algo mas completa, nos permite variar la masa y la amplitud del movimiento.

Pendulum lab (Colorado University)

La tercera y última simulación está tomada de la página de educaplus.org

Ver a tamaño completo

Lo que el rozamiento ha unido...

Como hemos visto en ocasiones anteriores para hacer experimentos espectaculares de Física no es necesario materiales sofisticados de laboratorio. Las cosas mas comunes que podemos encontrar por casa nos permiten realizar sencillas y espectaculares experiencias.

¿Quién no tiene por casa un par de guías telefónicas viejas? La experiencia es muy tonta pero el resultado es muy llamativo. Basta con colocar las páginas de ambos listines de forma alternada colocando cada página de una de ellas entre dos páginas de la otra. Después de hacer esta chorrada viene lo interesante. Al levantar una de las guías sujetándola por el lomo la otra se mantiene. Puede aprovechar para aportarte un café con alguien retándole a separar las dos guías tirando de los dos lomos y sin romperlas. Tranquilo te aseguro que no lo conseguirá, no está la cosa para invitar a café mas de lo necesario.

Para explicar esto debemos recurrir al rozamiento. Cuando intentamos deslizar un cuerpo sobre otro aparece una fuerza entre ambos que se opone al posible movimiento, esta fuerza se conoce como fuerza de rozamiento. En el experimento que nos ocupa la fuerza de rozamiento es muy grande por dos razones: la rugosidad del papel de las páginas y la gran superficie de contacto entre ambas. Debemos tener en cuenta que aunque cada página no sea muy grande (del orden de 1 decímetro cuadrado) cada guía tiene mas de 300 hojas lo que nos da una superficie de unos 3 metros cuadrados. Por esta razón la fuerza de rozamiento es tan grande que ni dos personas tirando cada una de un guía conseguirían separarlas.

Este experimento se ha convertido en un clásico en internet. En estos vídeos de Discovery Channel podéis ver los enormes esfuerzos que hacen para separar dos guías telefónicas entrelazadas de esta forma. Finalmente utilizan dos personas tirando con una cuerda de las guías, lo intentan con dos coches,... ni usando artillería pesada lo consiguen. Las rompen pero no las separan.

Inercia

Primera ley de Newton (Ley de Inercia):

"Cuando sobre un cuerpo no actúan fuerzas se mantiene indefinidamente en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme"

A la tendencia de los cuerpos a mantenerse su estado de reposo o de movimiento se le llama inercia.

En los vídeos, tenemos dos ejemplos de inercia:

• Inercia del reposo: la pieza de metal tiende a mantenerse en reposo.
• Inercia del movimiento: el carrito se para bruscamente y el cilindro de metal continúa su movimiento por inercia.
  

Conceptos fundamentales de Física 2º Bachillerato

Los profesores del IES Aguilar y Cano han colgado resúmenes de los todos los temas de Física de 2º de Bachillerato (1 ó 2 folios cada tema)

http://www.iesaguilarycano.com/dpto/fyq/physica.html

"Flotando" gracias a la tensión superficial.

Los habituales de este blog recordarán un comentario sobre el hierro flotando. La cosa resultó ser tan simple como buscar un líquido mas denso que él hierro (mercurio en este caso). Hoy quiero mostraros una imagen de un experimento de cafetería cuyo resultado es una aguja en equilibrio en la superficie del agua. La aguja es de hierro (más denso que el agua) y está "flotando" en el agua. Ya sé, ya sé lo que estáis pensando: el otro día decíamos que los sólidos que flotan son los menos densos que el líquido y la foto de hoy parece decirnos lo contrario. Pues sí, normalmente el hierro no flota en agua. Si tú dejas caer cualquier objeto de hierro (aunque sea una aguja) sobre un recipiente lleno de agua el hierro acabará inexorablemente en el fondo.

Entonces ... ¿qué está sucediendo en esa foto? ¿La hemos trucado con el ordenador? De eso nada, lo que ves es real. Carlos Ortiz, Belén Pérez y Sebas, desde otro lado de la barra, fueron testigos. La respuesta debemos buscarla en un fenómeno físico llamado tensión superficial. Está comprobado que la superficie de un líquido se comporta de forma muy similar a una membrana elástica (como la superficie de un globo, por ejemplo), debido a las fuerzas que mantienen unidas las moléculas del líquido. Por esta razón si la aguja toca de pico la superficie del agua y la "pincha" se introducirá en ella y se hundirá. Por el contrario, si colocamos cuidadosamente la aguja acostada en la superficie se quedará apoyada en ella como si tal cosa. Seguramente habrás visto alguna vez esos insectos que andan por la superficie del agua, eso también se debe a la tensión superficial.

Ahora lo más interesante: ¿cómo se consigue este espectacular efecto? Entérate bien, con este truco he conseguido que me inviten a mas de un café. Colocamos en la superficie del agua un trozo de servilleta de papel y sobre ella colocamos acostada la aguja (también valdría un clip). Poco a poco la servilleta se empapa y se hunde y la aguja se queda tan campante arriba. Así que ya sabes puedes vacilarle a los amigos con aquello de "¿qué te juegas que un objeto de hierro flota en agua?"

Próximamente, más física de cafetería.

¿Quién dijo que el hierro no flota?

Como todo el mundo sabe solamente flotan los objetos "ligeros", o de forma mas precisa, poco densos, como por ejemplo, la madera, el corcho, el hierro,... ¿el hierro? Claro, el hierro también. Me explico:

Hace muchísimos años Arquímedes ya sabía que cuando un cuerpo se sumerge en un líquido sufre una fuerza de empuje hacia arriba igual al peso del líquido desalojado. Si esta fuerza de empuje es mas pequeña que el peso del cuerpo (la fuerza con que es atraído por la Tierra), éste se hundirá hasta el fondo. Esto pasa cuando el líquido es menos denso que el cuerpo, por ejemplo cuando introducimos hierro en agua ya que el metal es unas 7 veces mas denso que el agua. Por el contrario si el líquido es mas denso que el cuerpo la fuerza de empuje superará al peso llevando al cuerpo hasta la superficie, esto pasará cuando un objeto se introduce en un líquido mas denso que él por ejemplo un trozo de madera en agua, o un trozo de hierro en mercurio.

Esta mañana con los alumnos de 2º E en el laboratorio de Física decidimos su profesora Belén y yo improvisar una sencilla experiencia para rellenar los últimos 10 minutos de la hora de laboratorio. Les propusimos un reto, si eramos capaces de hacer flotar un objeto de hierro ellos se comprometían a sacar al menos un 7 en el próximo examen de Ciencias. Algunos debieron pensar que el profesor de las barbas estaba chalado ya que era imposible, cierta parte de razón no les faltaba ya que ellos pensaban que el liquido que usaría sería agua pues llevaban toda la sesión haciendo experiencias con cuerpos sumergidos en agua.

La sorpresa llegó cuando llené un vaso de mercurio e introduje en él un cilindro de hierro, como demuestran las fotos el hierro flota. Aprovechamos la coyuntura para explicarles algunas de las propiedades de este curioso líquido: es el único metal que no es sólido a temperatura ambiente, no moja (ya se que suena raro pero es un líquido que no moja), se dilata con facilidad al aumentar la temperatura (por eso se utiliza para fabricar termómetros), y su densidad es aproximadamente el doble que la del hierro... y las precauciones a tener en su manipulación: no tocarlo con la manos (es tóxico, y luego las manos van al pan...), tener cuidado con las joyas (ataca al oro) y evitar verterlo por la pileta.

Lo dicho, ahí os dejo las fotos del hierro flotando y, a petición de los alumnos, del grupo.

Orbitales atómicos

El orbitrón.

En esta página web puedes encontrar la forma de los orbitales atómicos y moleculares.

Movimiento Rectilíneo Uniforme

Experiencia realizada por alumnos de 4º Diver del curso 2004/05 sobre el movimiento rectilíneo uniforme utilizando una grabación en vídeo.

Física en la Estación Espacial Internacional. Leyes de Newton

Primero de una serie de vídeos didácticos rodados en la ISS. En esta ocasión se explican las leyes del movimiento de Newton y se aclara la diferencia entre masa y peso.

PRIMERA PARTE



SEGUNDA PARTE