Modelos Matemáticos de Física y de Termodinámicaprofesores.dcb.unam.mx/users/mariacms/Notas/curso-CDD-1-FISICA-TERMO... · Moderna Posterior a 1895, después del descubrimientos

Modelos Matemáticos de Física y de Termodinámica

M. A. M. del Carmen Maldonado Susano

Ing. Alejandro Rojas Tapia

Universidad Nacional Autónoma de México

Facultad de Ingeniería

Fecha: 20 de septiembre de 2018

• Los profesores participantesactualizarán sus conocimientossobre los conceptos básicos deFísica y Termodinámica, para laimpartición de sus clases teóricas yprácticas, obteniendo modelosmatemáticos con ayuda de laherramienta Excel.

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Objetivo

¿Qué es Física?


Es una de las Ciencias Naturalesque estudia los fenómenos en loscuales no ocurren cambios en lacomposición química de lassustancias.


Física

Estudia la Materia y la Energía, asícomo los principios y leyes queexiste entre ellos.

Utiliza la medición como basefundamental de su estudio.


Física

Clasificación de la Física


Clasificación de la Física

Física

ClásicaAntes de 1895

ModernaPosterior a 1895, después del descubrimientos de los rayos X.


FísicaenergíaClasificación de la Física

Clásicamacroscópica

Mecánica

Termodinámica

Acústica

Óptica8

Física Clásica

Modernamicroscópica

Mecánicacuántica

Mecánicarelativista

Física Nuclear

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Física Moderna

¿Qué es medir?


Es comparar una cantidad física conotra de la misma especie que fungecomo referencia, a la que sedenomina usualmente comopatrón.

Medir

En este proceso intervienen lassiguientes variables:

1) Objeto que se desea medir.2) Instrumento de medición.3) Sistema de comparación que se

define como unidad.

Medición

Medición

Directa

Indirecta

Clasificación de medición

M del Carmen Maldonado Susano

¿Qué es masa?


Es la cantidad de materiacontenida en un cuerpo.

En mecánica clásica es la fuerzapor unidad de aceleración.


Masa

• La masa de un cuerpo es una

magnitud escalar.

• Su unidad en el SI es elkilogramo [kg].

Masa

¿Qué es fuerza?


• Es la causa que provoca uncambio del estado demovimiento de un cuerpo,proviene de la interacción entrelos cuerpos.

Fuerza

• Es la acción de un cuerpo paramodificar el estado de reposo omovimiento rectilíneo de uncuerpo.

Fuerza

Fuerza

De contacto o de superficie

De Campo o a distancia

Clasificación

• La Fuerza es una magnitudvectorial es decir, tienemagnitud, dirección y sentido.

Fuerza

• Magnética

• Eléctrica

• Gravitatoria

• Nuclear

Tipos de Fuerza

F : Fuerza (N)

m: masa (kg)

a : aceleración (m/s2)

a*mF

Fuerza

Matemáticamente se puede expresar como:

¿Qué es densidad?


• La densidad de un materialhomogéneo se define como lamasa contenida en la unidad devolumen.

Densidad

V

m

: densidad (kg/m3)

m: masa (kg)

V : volumen (m3)


Densidad

¿Qué es densidad relativa?


• La densidad relativa de unasustancia es la razón de sudensidad a la del agua.

• Es una cantidad adimensional; esdecir, sin unidades y de valor igualen cualquier sistema de unidades.

Densidad relativa

agua

ciatansus

sustancia : densidad sustancia (kg/m3)

agua : densidad del agua (kg/m3)

Matemáticamente:

Densidad relativa

¿Qué es volumen específico?


•Es el recíproco de ladensidad.

Volumen específico

/1

: densidad (kg/m3)

Volumen específico

m

V

v : volumen específico (m3/kg)

V : volumen (m3)

m: masa (kg)

Volumen específicoMatemáticamente:

¿Qué es peso?


• El peso se refiere siempre auna fuerza.

• Es decir, es la fuerza con que elcuerpo es atraído hacia elcentro de la tierra.

Peso

g*mW

m: masa (kg)

g : aceleración de la gravedad (m/s2)

W : peso (N)

Peso

Matemáticamente:

¿Qué es peso específico?


• El peso específico de unasustancia es la fuerza con quela tierra atrae a la unidad devolumen de dicha sustancia.

Peso Específico

W: peso (N)

V : volumen (m3)

V

W


Peso Específico

g*

: densidad (Kg/m3)

g : gravedad (m/s2)

Peso Específico


Práctica No. 1 en Excel

41M del Carmen Maldonado Susano

Energía cinéticaPráctica No. 1

Por medio de la Tabla No. 1 de

densidades que se muestra a

continuación, determine:

a) Densidad relativa

b) Volumen específico

c) Peso específico

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Sustancia Densidad (kg/ m3)

Agua 1000

Agua de mar 1030

Aire 1.29

Alcohol etílico 806

Hielo 917

Mercurio 13600

Energía cinéticaTabla No. 1 Densidades

M del Carmen Maldonado Susano Página 43

Página 44M del Carmen Maldonado Susano

Abrir una hoja nueva en Excel

Página 45

Hoja nueva


Empezar a escribir en la columna B3

Página 47

Escribir los encabezados de la Tabla 1 de densidad

Página 48

Copiar los valores de las densidades de la Tabla 1


Escribimos en la primera columna lo que vamos a calcular

Página 50

Escribimos en la segunda columna (C3) la fórmula


Empezamos los cálculos de:a) densidad relativa

Página 52

Empezamos los cálculos de:b) Volumen específico

Página 53

Empezamos los cálculos de:c) Peso específico


Práctica No. 1

Práctica No. 2 en Excel

55

Práctica No. 2

Por medio de la Tabla No. 2 de

densidades que se muestra a

continuación, determine:

a) Densidad relativa

b) Volumen específico

c) Peso específico

Página 56

Tabla No. 2 Densidades

Material o sustancia

Densidad [kg/m3]

agua 1000

madera 900

glicerina 1370

aceite rojo 811

acero 7860

acrílico 1180

Página 57

Página 58

Copiar los valores de las densidades de la Tabla 2


En automático se harán los cálculos


Energía cinéticaPráctica No. 2

PresentaciónM. del Carmen Maldonado Susano

http://profesores.dcb.unam.mx/users/mariacms/[email protected]

Edición

Página 61

PresentaciónGabriel Alejandro Jaramillo Morales

Revisión

Página 62

Referencias

Página 63

Física UniversitariaVolumen 1

Sears, Zemansky

Young, Freedman

Ed. Pearson Addison Wesley

Apuntes de Física ExperimentalJaramillo Morales Gabriel AlejandroEditorial Facultad de Ingeniería-UNAM

Documents

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