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miércoles, 8 de enero de 2014

La aceleración y la gravedad

La aceleración y la gravedad

La aceleración y la gravedad

Una característica importante en la caída de los cuerpos es que todos experimentan la misma aceleración de su movimiento al caer, de tal forma que dos objetos que caen de la misma altura alcanzarán la misma velocidad. Esa aceleración, provocada por la fuerza de gravedad se representa por la letra "g" y se llama aceleración de la gravedad, cuyo valor aproximado  es 9,81 m/s2 . Esto significa que un cuerpo  que  cae  va  aumentado su velocidad  9,81 m/s por segundo en cada segundo.

Este valor de la gravedad no es el mismo sobre  todos los lugares de la Tierra, ya que depende de la latitud y la altura sobre el nivel del mar. Tiene su  mayor valor en los polos, donde es  igual a 9,83 m/s2, mientras en que la zona ecuatorial es igual a 9,78 m/s2. Se ha reconocido como valor promedio 9,81 m/s2. Estas variaciones del valor causan a su vez, pequeñas variaciones de peso en un cuerpo al pasar éste de un lugar a otro de la Tierra.

Experiencia de Galileo

Experiencia de Galileo

Experiencia de Galileo

Los primeros en tratar de entender la caída de los cuerpos fueron los griegos, quienes a  través del razonamiento lógico, llegaron a la conclusión de que la Tierra atrae a los cuerpos con una fuerza llamada gravedad  y que la intensidad de esta fuerza dependía de la masa del cuerpo, de tal forma que, a mayor masa, mayor atracción. Así, según creían, un objeto con el doble de masa que otro caería dos veces mas rápido. Esta idea fue aceptada durante mucho tiempo, hasta que en el siglo XVII, Galileo Galilei, dejando caer desde una misma altura dos cuerpos que tenían pesos diferentes (uno de ellos pesaba una libra y el otro 10 libras); demostró que los dos caían  a la misma velocidad. Años más tarde , su experiencia fue corroborada al inventarse la bomba de vacío, en la que se pudo observar que, en su interior, una pluma y una piedra caen con la misma velocidad.

Fuentes de energía

Fuentes de energía

Fuentes de energía

Cuando los objetos permiten transmitir la energía de un cuerpo a otro se dice que son fuentes de energía, como sucede, por ejemplo, con la gasolina o las pilas alcalinas. En tanto, a los objetos que reciben energía se les llama receptores de energía, como sucede con la piedra que es lanzada hacia un río.
Existen diferentes formas de clasificar las fuentes de energía. Pueden ser, considerando su naturaleza, fuentes naturales y artificiales; convencionales y no convencionales  o renovables y no renovables, cuando se refieren a su duración.

Fuentes de energía convencionales

Existen fuentes de energía como el agua y los diversos combustibles que han sido utilizadas  desde épocas muy remotas por los seres humanos. Estas fuentes se conocen como convencionales y la mayoría de ellas son agotables o no renovables, aunque unas afectan más fácilmente que otras dependiendo de su utilización.
Así por ejemplo, en los tiempos prehistóricos, el ser humano utilizó el fuego para protegerse y alimentarse. Primero produjo fuego frotando piedras, pero luego utilizó madera dando inicio a si a la tala de árboles.

Fuentes de energía no convencionales o alternativas

Al comprender que las fuentes convencionales son agotables, el ser humano buscó otras fuentes que pudieran ser inagotables o renovables. El Sol, las mareas, el viento y la energía que emana desde el interior de la Tierra son algunas fuentes no convencionales, que tienen además, la ventaja de no contaminar el ambiente.

La energía motor del universo

La energía motor del universo

La energía motor del universo

El Universo está cambiando constantemente. Todos los cuerpos del Universo modifican continuamente sus características: unas veces cambian su posición o su forma, otras veces alteran su temperatura, algunas veces modifican su composición, etc. Todos estos cambios que ocurren en la naturaleza necesitan de la intervención de algo no material, que es la energía.

Por consiguiente, todos los elementos del ambiente natural tienen energía. Por ejemplo, los seres vivos encuentran en los alimentos la energía que necesitan para moverse; los vehículos se mueven por que los combustibles, gasolina o petróleo, les proporciona energía necesaria; el aire se convierte en viento por el calor del Sol; el agua del río se mueve debido a la gravedad o fuerza de atracción de la Tierra, etc.

En todos estos casos, el hombre utiliza en su provecho muchas fuentes de energía. Actualmente se habla de la crisis de energía y del agotamiento de los recursos de los recursos naturales y, sin embargo, una de las fuentes mas importantes, la energía solar, apenas es utilizada por el hombre.

Por lo tanto, el hombre ha aprendido a conocer los secretos de la energía y ha aprovechado esta para su progreso tecnológico y bienestar, gracias al conocimiento cada vez mas profundo acerca de la Naturaleza de la Energía.

En nuestra vida diaria es común escuchar o mencionar la palabra energía,  así por ejemplo, la forma, el color, la temperaturas y el estado de los cuerpos puede variar debido a la energía; por consiguiente:

Energía en todo lo que hace cambiar las propiedades en los cuerpos. También se puede definir como la capacidad que tienen los cuerpos para producir trabajo. Es decir, para generar diversas actividades como el movimiento.

Ejemplos: el calor es una forma de energía, que es capaza de transformar un cuerpo líquido, como el agua, en vapor. Un caballo, que se pone en movimiento arrastrando tras de sí un carro.
La energía se presenta bajo diferentes formas: Por ejemplo: la energía eléctrica permite generar luz en focos, tubos de neón, televisores, calor en estufas, cocinas, secadoras; movimiento en motores de lavadoras, etc.

La energía y los cambios de la materia

La energía y los cambios de la materia

La energía y los cambios de la materia

En la naturaleza, la energía  y la materia se encuentran asociadas interrelacionándose entre sí. La energía puede actuar  directamente sobre los cuerpos produciendo diversidad de cambios. Estas cambios pueden ser físicos y químicos.

La energía produce cambios físicos

La variación de energía en las características y propiedades físicas de la materia, sin modificar su estructura y composición interna.

Así por ejemplo, la energía calorífica puede producir el cambio de estado de los cuerpos, como ocurre en el ciclo del agua. El calor calienta las aguas del mar, océanos y ríos, produciendo la evaporación; al variar la energía calorífica se producen la condensación primero y luego la lluvia.
Otro de los efectos que el calor produce en los cuerpos es la dilatación de los mismos, como sucede con  los rieles de los ferrocarriles durante la época del verano. Además, el calor actualmente está produciendo el lento deshielo de los polos, de los glaciares y de los nevados de las altas montañas.
Por otra parte, la energía luminosa produce la contracción y dilatación de la pupila durante la observación de los objetos.
La energía eólica transforma las leves corrientes de aire en gigantescos huracanes, que son tormentas tropicales con fuertes vientos que circulan alrededor de un área de baja presión. Estos fenómenos resultan del proceso natural que la Tierra realiza para transportar el exceso de calor del área tropical hacia las regiones mas frías.
La energía geotérmica produce la aparición de géiseres o aguas termales, es decir, el cambio de las sustancias gaseosas al estado líquido.

La energía produce cambios químicos

La energía  también puede transformar a la materia en su estructura interna, produciendo cambios químicos y creando, así nuevas sustancias.
He aquí algunos ejemplos:
Si aplicamos energía calorífica al gas propano que se encuentra encerrado en un  balón, éste tratará de expandirse rompiendo las paredes del envase. Afuera, se combinará con oxígeno del ambiente, transformándose en una nueva sustancia que es el dióxido de carbono y desprendiendo gran cantidad de calor.
Cuando la combinación de  una sustancia con el oxígeno es muy rápida, se produce energía calorífica y luminosa (flama). Esta transformación se conoce como combustión.

Conversión de las escalas Kelvin, Celsius y Fahrenheit

Escalas Kelvin, Celsius y Fahrenheit

Conversión de las escalas Kelvin, Celsius y Fahrenheit

La relación entre la temperatura en escala Celsius y la temperatura en escala Kelvin es:

Fórrmula conversión Kelvin, Celsius y Fahrenheit

La escala Kelvin es utilizada en el Sistema Internacional como la unidad de temperatura, por lo que es necesario convertir las escalas Celsius y Fahrenheit en la escala Kelvin.

La escala Kelvin

La escala Kelvin

La escala Kelvin

El físico británico William Kelvin utilizó como punto fijo la temperatura ideal más baja que se puede alcanzar, a la que le asignó el valor 0 (llamado 0 absoluto). Relacionó esta temperatura ideal con la de las moléculas sin movimiento. 

Sus divisiones tienen la misma amplitud que en la escala Celsius. De este modo, el punto de fusión del hielo toma el valor de 273,15 K y el punto de ebullición del agua toma el valor de 373,15 K.