jueves, 3 de diciembre de 2009

FENÓMENOS ELÉCTRICOS Y MAGNÉTICOS

ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

MAGNETISMO:

Los materiales magnéticos tienen una doble importancia en los dispositivos de conversión de energía.
Se pueden obtener grandes densidades de flujo con niveles relativamente bajos de fuerza magnetomotriz.
Por otro lado, se pueden usar para delimitar y dirigir a los campos magnéticos en unas trayectorias definidas: hacen en magnetismo el papel de conductores, al igual que los conductores eléctricos en electricidad.
Para el estudio del transformador es necesario el conocimiento de los circuitos magnéticos y de las leyes que los rigen. En el análisis de los circuitos magnéticos habituales se emplean las ecuaciones de Maxwell en su forma integral, con lo cual resultan leyes de uso común más sencillas. En concreto se utilizarán:
- la ley de Ampere,- la ley de conservación del flujo,- la ley de inducción de Faraday, y- las propiedades magnéticas de los materiales empleados.
(del griego elektron,ámbar, y del latín magnes, - etis, imán) Existe una estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo dado que son fenómenos complementarios en lo que tiene que ver con muchas de sus aplicaciones. El magnetismo puede considerarse como la facultad que posee un cuerpo (denominado genéricamente imán) para atraer o repeler a otros cuerpos según su material y carga eléctrica. Es posible diferenciar tres clases de imanes:
a. Imanes naturales: Variedad de óxido de hierro coincida como magnetita. El magnetismo es uno de los aspectos del electromagnetismo, que es una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza (junto con la gravedad, la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil). Las fuerzas magnéticas son producidas por el movimiento de partículas cargadas, como por ejemplo electrones, lo que indica la estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo. El marco que aúna ambas fuerzas se denomina teoría electromagnética (véase Radiación electromagnética). La manifestación más conocida del magnetismo es la fuerza de atracción o repulsión que actúa entre los materiales ferromagnéticos como el hierro. Desde la antigüedad se ha constatado la interacción entre el hierro o minerales como la magnetita con el campo magnético terrestre, de forma que el polo norte de un imán tiende a apuntar al polo sur de otro. En realidad, si se disponen de los instrumentos de medida adecuados, en toda la materia se pueden observar efectos más sutiles del magnetismo (como paramagnetismo y diamagnetismo). Recientemente, estos efectos han proporcionado claves importantes para comprender la estructura atómica de la materia.
b. Imanes artificiales: Su formarán se fundamenta en la transmisión de las propiedades magnéticas a una barra de acero, mediante diversos procedimientos. Sus formas más comunes son la cilíndrica, recta y de herradura.
c. Electroimanes: Consisten en piezas de hierro alrededor de las cuales se enrolla un conductor aislado. Las propiedades magnéticas aparecen cuando se hace circular una corriente eléctrica por el conductor. (Ver Electroimán). Es notable la característica de los imanes que consiste en tener dos polos llamados Norte y Sur los cuales componen en dos mitades todo el imán, estos dos polos son indivisibles, o sea si tomamos un imán recto y lo partimos a la mitad cada una de estas mitades será un nuevo imán con dos polos Norte y Sur, y así sucesivamente en cada participan tendremos dos nuevos imanes. Esto es conocido en la física teórica como la imposibilidad de obtener un monopolo magnético. Para caracterizar la interacción magnética de dos o más cuerpos, y mostrar cómo se transforma el espacio en las inmediaciones de un imán se utiliza el concepto de campo magnético, el cual se puede representar mediante las llamadas líneas de fuerza ó líneas de inducción magnética, éstas líneas son como unos hilos invisibles que unen los polos Norte y Sur de un imán.
Brújula: Instrumento formado por una aguja imantada suspendida sobre un eje, que gira a causa del campo magnético terrestre y señala siempre aproximadamente la dirección N-S. Sirve para orientarse sobre la superficie de la Tierra.
Campo.
Campo eléctrico: Región del espacio en la que se dejan sentir las fuerzas de atracción o repulsión que una carga eléctrica ejerce sobre otra de distinto o igual signo, respectivamente, situada en otro punto de ese espacio
ELECTROMAGNETISMO:

Electromagnetismo es la parte de la física que estudia los campos electromagnéticos, sus interacciones con la materia y, en general, la electricidad y el magnetismo. Estudio de los fenómenos producidos por la interrelación entre los campos eléctrico y magnético. Toda carga eléctrica en movimiento crea a su alrededor un campo magnético, con propiedades similares a las de un imán, y a su vez todo campo magnético ejerce una fuerza sobre los conductores por los que circula una corriente eléctrica o la crea en éstos cuando varía el flujo de líneas magnéticas que los atraviesa. De ello se deduce que la energía eléctrica puede ser transformada en trabajo mecánico (motor eléctrico) y que la energía mecánica puede convertirse en electricidad (fenómeno de inducción magnética).
El electromagnetismo estudia conjuntamente los fenómenos físicos en los cuales intervienen cargas eléctricas en reposo y en movimiento, así como los relativos a los campos magnéticos y a sus efectos sobre diversas sustancias.
El electromagnetismo, por lo tanto estudia los fenómenos eléctricos y magnéticos que se unen en una sola teoría, que se resumen en cuatro ecuaciones vectoriales que relacionan campos eléctricos y magnéticos conocidas como las ecuaciones de Maxwell. Gracias a la invención de la pila se pudieron efectuar los estudios de los efectos magnéticos que se originan por el paso de corriente eléctrica a través de un conductor.
La idea propuesta y materializada por el físico escocés James Clerk Maxwell (1831-1879), quien luego de estudiar los fenómenos eléctricos y magnéticos concluyó que son producto de una misma interacción, denominada interacción electromagnética, lo que le llevó a formular, alrededor del año 1850, las ecuaciones antes citadas, que llevan su nombre, en las que se describe el comportamiento del campo electromagnético. Estas ecuaciones dicen esencialmente que:
· Existen portadores de cargas eléctricas, y las líneas del campo eléctrico parten desde las cargas positivas y terminan en las cargas negativas.· No existen portadores de carga magnética; por lo tanto, el número de líneas del campo magnético que salen desde un volumen dado, debe ser igual al número de líneas que entran a dicho volumen.· Un imán en movimiento, o, dicho de otra forma, un campo magnético variable, genera una corriente eléctrica llamada corriente inducida.· cargas eléctricas en movimiento generan campos magnéticos.
Campo magnético de las corrientes
Oersted descubrió en 1820 que una corriente eléctrica (cargas en movimiento) está rodeada por un campo magnético. Una ley fundamental de Amper permite computar la magitud del campo magnético debido a una corriente eléctrica. Consideremos una longitud elemental (infinitesimal) , dl, de un alambre que transporta una corriente I.
La electricidad:
es un fenómeno físico cuyo origen son las cargas eléctricas y cuya energía se manifiesta en fenómenos mecánicos, térmicos, luminosos y químicos, entre otros. Se puede observar de forma natural en fenómenos atmosféricos, por ejemplo los rayos, que son descargas eléctricas producidas por la transferencia de energía entre la ionosfera y la superficie terrestre (proceso complejo del que los rayos solo forman una parte). Otros mecanismos eléctricos naturales los podemos encontrar en procesos biológicos, como el funcionamiento del sistema nervioso. Es la base del funcionamiento de muchas máquinas, desde pequeños electrodomésticos hasta sistemas de gran potencia como los trenes de alta velocidad, y asimismo de todos los dispositivos electrónicos. Además es esencial para la producción de sustancias químicas como el aluminio y el cloro.
También se denomina electricidad a la rama de la física que estudia las leyes que rigen el fenómeno y a la rama de la tecnologia que la usa en aplicaciones prácticas. Desde que, en 1831, Faraday descubriera la forma de producir corrientes eléctricas por inducción —fenómeno que permite transformar energía mecánica en energía eléctrica— se ha convertido en una de las formas de energía más importantes para el desarrollo tecnológico debido a su facilidad de generación y distribución y a su gran número de aplicaciones.

La electricidad en una de sus manifestaciones naturales: el relámpago
La electricidad es originada por las cargas eléctricas, en reposo o en movimiento, y las interacciones entre ellas. Cuando varias cargas eléctricas están en reposo relativo se ejercen entre ellas fuerzas electrostáticas Cuando las cargas eléctricas están en movimiento relativo se ejercen también fuerzas magnéticas Se conocen dos tipos de cargas eléctricas: positivas y negativas. Los átomos que conforman la materia contienen partículas subatómicas positivas (protones), negativas (electrones) y neutras (neutrones). También hay partículas elementales cargadas que en condiciones normales no son estables, por lo que se manifiestan sólo en determinados procesos como los rayos cósmicos y las desintegraciones radiactivas
La electricidad y el magnetismo son dos aspectos diferentes de un mismo fenómeno físico, denominado electromagnetismo descrito matemáticamente por las ecuaciones de Maxwell El movimiento de una carga eléctrica produce un campo magnético la variación de un campo magnético produce un campo eléctrico y el movimiento acelerado de cargas eléctricas genera ondas electromagnéticas (como en las descargas de rayos que pueden escucharse en los receptores de radio AM
Debido a las crecientes aplicaciones de la electricidad como vector energético como base de las telecomunicaciones y para el procesamiento de información, uno de los principales desafíos contemporáneos es generarla de modo más eficiente y con el mínimo impacto ambiental.

ENERGIA: CLASIFICACIÓN Y UNIDADES

ENERGIA: CLASIFICACION Y UNIDADES:
Cuando se habla de energía oímos términos como kilowatt, caloría, kilowatt-hora, caballo de fuerza, caballo de vapor, megawatt, watt pico, y muchas veces confundimos la forma de escribirlos y qué designan.
La unidad de energía en el SI lleva por nombre joule, un joule, por definición, corresponde a la energía o trabajo realizado por una fuerza de un newton, que mueve su punto de aplicación un metro.
Por otra parte, el nombre de la unidad de potencia en el SI es watt (siempre con minúscula), cuyo símbolo es W, y tampoco se debe confundir con el apellido del científico James Watt, aunque a él se debe. Un watt es la potencia desarrollada por una energía de un joule en un segundo.El kilowatt es la unidad que corresponde a una potencia de mil watt (no se escribe en plural, pues constituye una regla de escritura de las unidades). El kilowatt-hora, por su parte, es una unidad de energía y se corresponde con 3,6 kilojoule (3,6 kJ).
Cuando se trabaja con los sistemas eléctricos, para representar la energía se acostumbra usar el kilowatt-hora, unidad admitida por el SI cuando se trata de energía de origen eléctrico. Es una unidad más cómoda y se admite por la legislación vigente nacional e internacional (NC 90-00-06:83 e ISO 1000:92).
El caballo de vapor es una unidad tradicional para expresar la potencia mecánica, es decir, el trabajo mecánico que puede realizar un motor por unidad de tiempo. Suele abreviarse por CV o HP (de horse power, en inglés). En el SI, un caballo de vapor equivale a 736 W.La caloría, por su parte, es una unidad referida a la energía en forma de calor. La caloría pequeña, o caloría-gramo, cuyo símbolo es cal, suele definirse en ciencia e ingeniería como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua de 14,5 a 15,5 °C, aunque a veces se especifica otro intervalo de temperaturas. En procesos termoquímicos se da la equivalencia en el SI como una caloría igual a 4,1840 joule (J). Se le llama caloría grande o kilocaloría (Cal) a 1 000 calorías-gramo, y se emplea en dietética para indicar el valor energético de los alimentos.

SUMA DE VECTORES

Vector:
Un vector es una magnitud física caracterizable mediante un módulo y una dirección u orientación, la cual puede ser representada en coordenadas polares o mediante la suma de sus componentes vectoriales ortogonales, paralelas a los ejes de coordenadas positivos.
Alternativamente, de un modo más formal y abstracto, un vector es una magnitud física, que fijada una base, se representa por una secuencia de números o componentes independientes tales que sus valores sean relacionables de manera sistemática cuando son medidos por diferentes observadores.
Ejemplo:
La distancia entre dos coches que parten de un mismo sitio no puede quedar determinada únicamente por sus celeridades, esto es, los módulos de sus velocidades
. Si éstas son 30 y 40 km/h, al transcurrir una hora, la distancia entre los mismos podrá ser, entre otras posibilidades:
De 10 km, si los dos coches se mueven en la misma dirección.
De 70 km, si se mueven en dirección contraria.
De 50 km, si se mueven en direcciones perpendiculares.
Así, la distancia entre los dos coches, no depende sólo de la celeridad de los coches (lo que marca el velocímetro)
SUMA de VECTORES:

Con los vectores podemos realizar una serie de operaciones. Una de ellas es la suma. Podemos realizar la suma de vectores desde dos puntos de vista: matemática y gráfica.

Método del paralelogramo:

Consiste en disponer gráficamente los dos vectores de manera que los orígenes de ambos coincidan en un punto, completando un paralelogramo trazando rectas paralelas a cada uno de los vectores, en el extremo del otro (ver gráfico a la derecha). El resultado de la suma es la diagonal del paralelogramo que parte del origen común de ambos vectores.

Método del triángulo:


Consiste en disponer gráficamente un vector a continuación de otro; es decir, el origen de uno de los vectores se lleva sobre el extremo del otro. A continuación se une el origen del primer vector con el extremo del segundo.
Método analítico.
Producto de un vector por un escalar:


El producto de un vector por un escalar es otro vector cuyo módulo es el producto del escalar por el módulo del vector, cuya dirección es igual a la del vector, o contraria a este si el escalar es negativo.
Partiendo de la representación gráfica del vector, sobre la misma línea de su dirección tomamos tantas veces el módulo de vector como marque el escalar.

FISICA UNIDAD II

Magnitudes Fundamentales: Son magnitudes que no resultan a partir de otra, sino que se eligen entre las que representan las propiedades mas comunes y generales de la materia y que facilitan el proceso de medir.

En la mecánica las magnitudes fundamentales son: longitud, masa y tiempo, las cuales describen conceptos de espacio, materia y tiempo. Esto nos indica que en mecánica, bastan las tres primeras unidades para definir todo el sistema de unidades.
Metro: Es la distancia existente entre dos marcas de una barra de platino e iridio que se encuentra a 0°C en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas de Sevres. Sin hacer mas referencias al meridiano terrestre.
Posteriormente, el metro se definió como la equivalencia a 1650763.73 ondas de la radiación color naranja del espectro luminoso emitido por los átomos de kriptón-86. Esta definición resulta difícil de comprender para personas no especializadas, pero permite disponer de un patrón constante e invariable.
Actualmente el metro se define como la distancia recorrida por la luz en el vacío durante 1/299792458 de segundo.
Segundo: Se define como la duración de 9192631770 periodos de la radiación correspondiente a la transición entre dos núcleos hiperfinos del estado fundamental del átomo de Cesio-133.
En la tabla siguiente se dan las magnitudes fundamentales y las unidades básicas correspondientes al sistema CGS.
Magnitudes:
Nombre de la unidad CGS básica
Símbolo
Longitud
Centímetro
cm
Masa
Gramo
G
Tiempo
Segundo
S
Intensidad de corriente eléctrica
Statamperio
sA
Temperatura termodinámica
Grados Celsius
°C
Cantidad de sustancia
Mol
mol
Intensidad luminosa
Bujía
bj
Magnitudes Derivadas: Son magnitudes que se obtienen a partir de las magnitudes fundamentales mediante las operaciones de multiplicación, división, o de ambas. Ejemplo: área, volumen, velocidad, densidad, aceleración, fuerza, trabajo, energía, potencia, etc.
Análisis Dimensional: Consiste en poner en función de las dimensiones fundamentales la(s) magnitud(es) derivada(s). Esto se logra sustituyendo en la formula cada una de las dimensiones fundamentales. Las dimensiones de las magnitudes derivadas se expresan pro medio de un monomio, que contiene solo dimensiones fundamentales en forma de producto y/o división (formula dimensional).
Múltiplos: Como en el Universo existen magnitudes grandes y pequeñas , es necesario recurrir al uno de múltiplos y submúltiplos de las unidades patrón, ya que muchas veces nos resulta incómodo expresar el resultado de nuestra medición únicamente en unidades patrón ya establecidas.
Sistema de Unidades Absoluto: Estos sistemas reciben el nombre de absolutos porque las unidades básicas que las definen son independientes del lugar de donde se utilicen las medidas. El metro, el kilogramo, y el segundo pueden usarse en cualesquier lugar de la tierra; incluso pueden emplearse en otro planeta y siempre tendrán el mismo valor.
Sistema Internacional (SI)
Sistema de Unidades
Absoluto Sistema Cegesimal (CGS)
Sistema de Unidades Técnico: También llamado gravitacionales o de ingeniería, mismos que se caracterizan porque utilizan el peso como magnitud fundamental y a la masa la consideran magnitud derivada.
Sistema Gravitacional (MKSg)
Sistema de Unidades
Técnico: Sistema Británico Gravitacional (Sbg)
o Sistema Inglés Técnico.
Medición: Es la técnica por medio de la cual se asigna un numero a una propiedad física, como resultado de una comparación e dicha propiedad con otra similar tomada como patrón, la cual se ha adoptado como unidad.
Hay muchas cosas que son medibles y muchas formas de medir. Los procedimientos para medir pueden clasificarse como sigue:
· El de contar, para encontrar cantidades.
· La medida Directa.
· La medida Indirecta.
Contar: Es decir, determinar el numero de elementos de un conjunto, es el procedimiento de medida que proporciona una medida exacta.
Medidas Directas: Son aquellas en las que el valor numérico de las magnitudes que se miden se obtienen directamente de la lectura del instrumento de medición. Por ejemplo, al medir e ancho del pizarrón con una cinta, se esta comparando directamente una longitud con otra.
Medida Indirecta: Para realizar una medida indirecta se miden directamente otras magnitudes y mediante la aplicación de ciertas reglas o formulas se calcula el valor o medida de la magnitud buscada. Por ejemplo para medir alturas de manera indirecta, es usando un clinómetro.
Cifras Significativas: Son cifras confiables en una expresión numérica. El numero de cifras significativas depende de la precisión del aparato con el que se mide una cantidad.
Las cifras significativas están formadas por las cifras correctas y una cifra estimada.
Cifras Correctas: Son números que se leen directamente del instrumento de medición y están de función de la menor graduación de dicho instrumento.
Cifra Estimada: La primera cifra estimada es un numero aproximado y por tanto no se esta seguro de su valor. Por eso se le conoce como cifra incierta o dudosa.
Error Sistemático: Es aquel que siempre se presenta de igual magnitud y con el mismo signo. Los errores sistemáticos se llaman también determinados y son siempre instrumentales, pues el defecto que un aparto tiene es ordinariamente invariable. Estos errores no pueden ser corregidos al hacer promedios.
Error Accidental: Es aquel que se presenta indiferentemente como positivo o como negativo, es decir, ya sea por exceso o por defecto.
Los errores accidentales no se deben a los instrumentos, sino al operador o a las circunstancias en medio de las cuales se realiza la medición, ya que estas causas son variables y, por lo tanto, los efectos que ella producen son variables. Su efecto se puede reducir llevando a cabo muchas mediciones y haciendo promedio de los resultados de ellas.
Error Absoluto: Es la diferencia que se establece entre la medición realizada (M) y el valor promedio de todas las mediciones (M); representa el error total cometido en la medición.
_
Ea= M - M
Error Relativo: Es el cociente que se establece entre el error absoluto y el valor promedio de la medición.
_
Er = Ea / M
Error Potencial: Es el error relativo multiplicando por 100, por lo que el resultado queda en porcentaje.
Er (%) = Er X 100%

Importancia de la ciencia y la tecnología para el pueblo (ensayo I)

IMPORTANCIA DE QUE LA CIENCIA Y LA TECNOLOGÍA ESTE EN MANOS DEL PUEBLO
ENSAYO N. 1
En muchos casos el pueblo no cuenta con recursos determinados para realizar programas o planes que contribuyan a su desarrollo económico. Es por está razón que se ha convencido de la importancia que tiene la ciencia y la tecnología para el desarrollo de sus comunidades.

Hoy día se consideran estos aspectos como ejes vitales para el desarrollo económico y social, por ser el fortalecimiento tecnológico, parte de la innovación científica, la cual es indispensable para superar las dificultades y limitaciones que pueda enfrentar una comunidad o sociedad especifica. El objetivo de este ensayo es que se reconozca la importancia del fortalecimiento de la educación, para el mejoramiento de la enseñanza, para así mejorar el proceso de aprendizaje, promoviendo nuevas iniciativas orientadas al fortalecimiento de la ciencia y la tecnología mediante programas de innovación cientifica y tecnológica, con el fin de fortalecer los conocimientos y capacidades del pueblo en cuanto a estos aspectos como bases fundamentales de desarrollo.

Hoy en día el uso de las Tecnologías de Información y Comunicación (TIC) está ampliamente extendido, ocasionando transformaciones en todos los ámbitos de la sociedad. En el ámbito educativo específicamente, las ventajas de proporcionar ambientes tecnológicos de enseñanza-aprendizaje se hacen presentes, con la necesidad de establecer un modelo educativo en la nueva sociedad, que considere el auto aprendizaje mediante entornos científicos y tecnologicos para aprendizajes cognitivos.

Es aquí entonces, donde se establece la verdadera importancia de que aspectos tan importantes como estos se conviertan en procesos de enseñanza, con la finalidad de que generen aprendizajes, y de esta manera se creen herramientas que maneje el pueblo y sirvan de gran utilidad para el desarrollo de las comunidades .

Debido al auge tecnológico que se ha venido produciendo en los últimos años, principalmente los avances en el tratamiento de la información y los nuevos sistemas de comunicación, que mediante la computación, han propiciado lo que hoy dia se denomina: " la nueva revolución social" con el desarrollo de la información.

En esta nueva sociedad, la materia prima es la información y es por ello que en torno a ésta, surgirán profesiones y trabajos nuevos, y en algunos casos se readaptaran las profesiones ya existentes con la finalidad de crear nuevas y mejores formas de desarrollo profesional, educativo, empresarial, y de otros sectores. Algunos organismos que promueven estos aspectos en Venezuela son: sociedad venezolana de la ciencia del suelo, Fundacite, Conatel, centro para la gestión tecnología popular (CETEP), fondo nacional de ciencia, tecnología e innovación tecnológica (FONACIT) entre otros...

FUENTES CONSULTADAS: http://www.venezuelasite.com/portal/11/174/945/index/.html
http://sitiosvenezuela.com/directorio/o/organizaciones-ciencia-tecnología.htm