Tipos de energía

Hoy hablaremos de los tipos de energía . Los conceptos básicos de la energía se encuentran en el post "La energía", así que si todavía no los habéis leído recomiendo hacerlo antes de leer este post.

Como algunos sabéis, la energía se puede presentar en distintos estados. Ahora veremos los principales tipos de energía que conocemos:

• Mecánica: es la energía que corresponde a la suma de la energía potencial y la energía cinética, y expresa la capacidad de hacer un trabajo que tiene un cuerpo
• Potencial: se refiera a la energía no activa que tiene un cuerpo, la energía que aunque está presente no ejerce ninguna función, simplemente está en reposo. Hay tres tipos
• Gravitatoria: se da cuando un cuerpo está sometido a un campo gravitatorio. Todos los humanos, por ejemplo, tenemos energía potencial gravitatoria por el simple hecho de estar sometidos a la gravedad de la Tierra.



Relación entre energía cinética y mecáncia

• Se calcula con la formula U= mgh, donde U es la energía, m es la masa del cuerpo, g es la fuerza del campo gravitatorio y h es la altitud a la que se encuentra el cuerpo.
• Elástica: se da cuando un cuerpo se deforma de su estado original y no puede volver a tener su forma original por una fuerza que se lo impide. Es el caso de las gomas elásticas, las cuales se deforman cuando las estiras. Si dejas una goma estirada, esta obtiene energía potencial elástica.
• Calcula este valor es muy difícil, por lo que no se explicará en este post.
• Eléctrica: se da cuando dos cuerpos están cargado y aunque sus carga preferirían acercarse, hay algo que se lo impide. En el caso de dos imanes que se atraen, cuando los dejas ligeramente separados el uno del otro estás aplicando energía potencial eléctrica..
• Para dos partículas, se calcula con la fórmula U=KGg/r, donde K es la constante de Coulomb,  G es la carga de la partícula 1, g es la carga de la partícula 2 y r es la distancia que los separa.
• Cinética: es la energía de la velocidad. Cuanto más rápido se mueve un cuerpo más energía cinética tiene, de la misma manera que cuanto más pesado es un objeto más energía cinética tiene.
• Se calcula con la formula E=m*v*v/2, donde E es la energía cinética, m la masa del objeto y v su velocidad.

• Calorífica: es la cantidad de temperatura que tiene un cuerpo, y se traduce en la cantidad de movimiento(o energía cinética) que tienen sus átomos y moléculas
• Lumínica: es la energía que se manifiesta en forma de luz, es decir, en fotones. 
• Sonora: es la energía que se desplaza por el espacio en forma de ondas sonoras.
• Eléctrica: se produce cando dos puntos cargados de forma distinta se ponen en contacto mediante un material conductor, y la electricidad empieza a fluir. Es el caso de una bombilla, ya que cuando pulsamos el interruptor lo que hacemos es poner en contacto dos puntos cargados de forma distinta y crear flujo eléctrico



Campo magnético de la Tierra

• Electromagnética: se produce cuando se crea un campo magnético. En el caso de la Tierra, hay una gran cantidad de energía electromagnética debida al campo magnético de nuestro planeta 

Hasta aquí el post de hoy sobre los tipos de energías. En el próximo post hablaremos de las maneras que tenemos actualmente los seres humanos de conseguir producir energía.

Hasta la proxima,
Física Fácil y Simple

Magnitudes: la temperatura

Hola amigos,

En el último post vimos las magnitudes del SI relacionadas con la masa. Hoy veremos que es la temperatura y como se mide. Empecemos por el principio.

La temperatura mide la cantidad de energía cinética que tienen las moléculas o partículas de un sistema. Esto se puede traducir en vibraciones o como simple movimiento(a pequeña escala) . Simplemente, cuando un objeto está frío quiere decir que sus partículas se mueven poco, y cuando este se calienta las partículas empiezan a moverse más rápidamente. Esto no quiere decir que tu mano se calienta cuando la mueves, ya que este es otro "tipo" de movimiento.

La unidad básica del SI para medir la temperatura es el grado Kelvin. Aunque algunos de vosotros no estaréis relacionados con esta escala, comprenderla es muy simple.

Las tres escalas y sus puntos importantes

Aunque globalmente las escalas de temperatura mas usadas son la Fahrenheit (en América) y la Celsius (en Europa y el resto del mundo), los físicos utilizan una escala llamada Kelvin. Para obtener los grados de esta escala, sólo tenemos que coger una temperatura cualquiera en grados Celsius ( que son los que utilizamos normalmente) y sumarle exactamente 273.15 grados. Es decir, que el agua se congela a 0 º Celsius y a 273.15 grados Kelvin.

Así que un día al señor Lord Kelvin se le ocurrió crear una nueva escala, donde el punto 0 fuera equivalente a los -273.15 grados celsius, y donde un grado Kelvin fuera igual de amplio que un grado.Celsius. Así se obtuvo la escala Kelvin, la qual ya hemos explicad antes. 

Lord Kelvin

La razón por la cual se cogió este número es muy básica. Como hemos dicho al principio, si un objeto está frío quiere decir que sus partículas se mueven poco. Creéis que sería posible enfriar un objeto tanto hasta el punto que sus partículas no se movieran? Teóricamente si se puede, aunque nunca se ha logrado en un laboratorio. Si se hacen cálculos, obtenemos que la temperatura mínima que puede tener un objeto es de -273.15 º Celsius. 

Kelvin: se define como la escala de temperatura basada en Celsius, pero con el punto 0 fijado en -273,15Cº.

Al punto 0 de esta escala se le denomina "el cero absoluto", ya que nada puede tener una temperatura menor a esta. Es decir, en la escala Kelvin no existen los grados negativos, excepto para las teoría de la temperatura negativa.

AVISO : Lo que se dirá a continuación aún no está 100% confirmado, y solo tiene validez cuando nos fijamos en partículas extraordinariamente pequeñas y solo en algunos campos de la física.

Aquí podemos ver distintas partículas con distintas
 temperaturas, indicadas en los carteles

Cuando nos referimos a temperatura negativa, no hablamos de cosas más frías que el cero absoluto, ya que eso no es posible. Nos referimos a anti temperatura. Con la temperatura normal, las partículas tienden a perder temperatura, es decir, a acercarse al cero absoluto. Pues bien, imaginen que tenemos una substancia que cuando gana temperatura las partículas empiezan a moverse de forma ordenada, en vez de moverse desordenadamente como pasa en las temperaturas normales. Otra característica de la temperatura negativa es que las partículas en vez de perder temperatura tienden a ganarla, acercándose al cero absoluto.

Vemos como al enfriar mucho un cuerpo, al final
 pasa a ser un cuerpo muy caliente en temperatura negativa.

Otra forma de verlo sería en forma de hipérbole(véase imagen), donde a la izquierda está la temperatura negativa y a la izquierda la positiva. De alguna manera, se cree que los puntos de +infinitos grados Kelvin y el punto de -infinitos grados Kelvin es en realidad el mismo. 

Es un concepto difícil de entender, incluso a mí o a algunos físicos actuales les sigue pareciendo una idea extraña. Aún queda mucho por investigar en ese tema. Aquí os dejo un link de Youtube, del canal MinutePhysics que habla del tema. (https://www.youtube.com/watch?v=APFqPoXBE2o)

Con este post cerramos la parte de las magnitudes. Aunque aún quedan algunas por explicar, són muy avanzadas y ya se acercan más a otros temas que a la física, como por ejemplo el tema eléctrico. No trataremos esos temas de momento, puede que en un futuro iniciemos el tema. En el próximo post profundizaremos en la energía, explicando entre otras cosas los distintos tipos que hay.

Hasta aquí el post de hoy sobre la temperatura. Espero que les haya gustado, si tienen alguna duda como siempre no olviden preguntar en los comentarios. 

Saludos,

Física fácil y simple

Magnitudes: masa y fuerzas

Hola amigos. En el último post vimos cuales eran las 6 magnitudes relacionadas con el tiempo y con el espacio. Hoy, vamos a ver tres nuevas magnitudes, esta vez relacionadas con la masa. 

• Masa: la masa de un cuerpo es la cantidad de materia que lo forma. Aunque esto no es del todo exacto, vamos a quedarnos con esta definición. En el SI, la unidad de medida es el kilogramo, es decir, mil gramos. Técnicamente, un kilogramo es la cantidad de masa que tiene un cilindro de 39 milímetros de alto y 39 de diámetro, formado en un 90% de platino y en un 10% de iridio. 

Esta definición ha provocado malestar en la comunidad científica, que pide que se haga una mejor definición del kilo, ya que esta definición actual es muy inexacta. Un cilindro puede variar de altura o diámetro dependiendo de la temperatura, y a los científicos les encanta la exactitud

Vamos bien no? Ahora ya sabemos porqué decimos que alguien pesa 80 kilos. Es porque si pusiéramos a una persona de ese peso en un lado de la balanza, y a 80 cilindros como el anteriormente descrito, la balanza se igualaría. Lo que no sabe la mayoría de gente, es que el peso de una persona no se mide, ni por asomo, en kilos. Si no, la definición sería ``es el peso de un cuerpo´´. Pero no. Entonces, cuál es el problema?

Mirad, el problema es precisamente que todos vivimos en la Tierra. Como? Eso afecta a la física? Si. Ahora veremos cual es el verdadero problema:

Si una persona pesa 80 kg, y se encuentra en la tierra, la cual provoca 9,8m/s^2 de gravedad, podemos calcular la fuerza que aplica sobre el suelo. Simplemente, multiplicamos 80kg x 9.8m/s^2 y obtenemos 784 Newtons. Lo que decía anteriormente, es que como todos vivimos en la tierra, todos estamos sujetos a la misma cantidad de atracción gravitacional. Pero en el caso de un astronauta en la luna, donde solo está sometido a 1.6 m/s^2 de gravedad, su peso se vería reducido a la sexta parte, aunque seguiría teniendo la misma masa que en la tierra, en júpiter o en un agujero negro. 

• Peso: el peso de un cuerpo es la cantidad que aplica sobre el cuerpo sobre el cual se apoya. La medida estándar del SI es el Newton (N), el cual se calcula multiplicando la masa del cuerpo por la fuerza de la gravedad a la cual está sometido. Por ejemplo:

Así que como hemos podido comprobar, tu masa es siempre la misma (a no ser que engordes o adelgaces) mientras que tu peso depende de la gravedad a la que estés expuesto.

Ahora explicaremos el concepto que pone en común peso y superficie:

• Presión: es muy simple. Es una  manera de calcular el peso exacto que soporta una superficie determinada. Es decir, con el peso podemos saber el total de fuerza que ha de aguantar una superficie, pero con la presión podemos calcular que cantidad de fuerza ha de aguantar cada unidad d superficie. La unidad es el N/m^2, o Pascal. Simplemente hemos de coger el peso, dividirlo entre la superficie sobre la cual se esta apoyando y obtenemos la presión que provoca

Por último vamos a conocer el concepto que relaciona masa con volumen:

• Densidad: es la cantidad de masa que tiene un cuerpo dividida entre su volumen. Su unidad en el SI es el kg/m^3. Así, podemos deducir que un cuerpo de 1 kg que ocupa 1 m^3 tiene el doble de densidad que uno de 2 kg que ocupa el mismo volumen, o que uno de 1 kg que ocupa la mitad de volumen. Normalmente, relacionamos la densidad con lo duro que es un material (erróneamente), como por ejemplo el plomo es muy denso y duro. 

Hasta aquí llega el post de hoy, en el próximo continuaremos hablando de unidades, esta vez de las unidades restantes.

Magnitudes: espacio y tiempo

Hola amigos, cómo están? Como les prometí en el último post, hoy hablaremos sobre las magnitudes físicas. Veremos que son, cuales son y para que sirven. Empecemos.

El sistema internacional de unidades es un acuerdo universal. Este contiene las unidades de medida oficiales de diversas magnitudes, para que no hayan problemas a la hora de comunicarse. Hoy en día, todos los países excepto EE.UU, Birmania y Liberia han adoptado este sistema.

El sistema contiene las siguientes unidades principales:

Longitud.  Masa.  Tiempo.  Intensidad del flujo eléctrico.  Temperatura.  Cantidad de sustancia y intensidad de la luz.

Nosotros vamos a profundizar sólo en algunas unidades, que son las mas fundamentales. En este post veremos las 6 primeras magnitudes:

• Longitud : la longitud que hay entre dos puntos es la distancia que los separa. Es una medida en una sola dimensión, ya que sólo mide líneas unidimensionales.                                                            La unidad del sistema internacional es el metro (m), que oficialmente es la distancia que recorre la luz en el vacío en 1/299.792.458* segundos.  
• Superficie: la superficie de un cuerpo es la cantidad del plano que ocupa. Es una medida que mida en dos dimensiones, ya que mide sólo figuras bidimensionales.                                                           La unidad del sistema internacional es el metro cuadrado (m2), que oficialmente es la superficie que tiene un cuadrado de 1 metro de lado.
• Volumen: el volumen de un cuerpo es el espacio que ocupa. Es una medida que mide en tres dimensiones, ya que mide cuerpos construidos tridimensionalmente.                                                    La  unidad del sistema internacional es el metro cúbico (m3), que oficialmente es el volumen de un cubo de 1 metro de lado.

Estas tres unidades son las relacionadas con el espacio, ya sea en 1,2 o 3 dimensiones. La que veremos a continuación es la unidad propia del tiempo.

• Tiempo: el tiempo que dura un acontecimiento es la separación cronológica entre su inicio y su final.                                                                                                                                                  La unidad del sistema internacional es el segundo (s), que oficialmente es la duración de 9.192.631.770 oscilaciones de la radiación emitida por la transición entre dos niveles hiperfinos del estado fundamental del isotopo 133 del cesio a -273.15 C. 
• Frecuencia : también podemos medir el tiempo que hay entre varios acontecimientos, generalmente cuando estos se producen periódicamente. Para medir esta cantidad se utiliza el Hertz, el equivalente al "veces por segundo". Por ejemplo, aunque cotidianamente se puede decir  " La aguja avanza una vez por segundo", en física hablamos de "La aguja avanza a un Hertz". Para obtener esta medida simplemente se tiene que dividir la cantidad de veces que pasa un evento entre la cantidad de segundos que hay entre el primero y el último, y obtendremos los Hertz.

Sé que esto suena muy complicado, pero los científicos tuvieron que buscar una definición exacta de segundo, ya que hasta ese entonces no existía. Ahora que ya tenemos las unidades de espacio y las de tiempo, podemos unirlas para crear nuevas. Es el caso de la velocidad y la aceleración.

• Velocidad--> la velocidad que tiene un cuerpo es la cantidad de espacio que se desplaza cada cierto tiempo.                                                                                                                                                 La unidad de tiempo del sistema internacional es el metro por segundo, que oficialmente es la cantidad de metros que se desplaza un cuerpo cada segundo.                                                                              Nosotros solemos utilizar el kilómetro por hora para medir velocidad.
• Aceleración--> la aceleración de un cuerpo es la variación que sufre su velocidad.                                La unidad del sistema internacional es el metro por segundo al cuadrado (m/s2)

Sé que estos dos últimos conceptos pueden resultar difíciles, así que pondremos un ejemplo de cada uno.

Un coche ha recorrido 240 metros en 80 segundos. Si dividimos 240 entre 80, nos da 3. La velocidad del coche es de 3 metros por segundo

Un coche va a 3 metros por segundo, y al cabo de 3 segundos va a 9 metros por segundo. Si restamos 9 -3, vemos que el coche ha acelerado 6 metros por segundo en 3 segundos. Si dividimos 6:3, nos da 2 metros por segundo al cuadrado.

Estas son las 6 primeras magnitudes. En el próximo post veremos otras 3, esta vez relacionadas con la fuerza.

Hasta el próximo post;

Física fácil y simple

El espacio

Empezaremos por el principio:

La física es el apartado de la ciencia que estudia las interacciones entre energía, materia, tiempo y espacio.

Vamos a conocer estos cuatro términos:

Espacio: se define al espacio como el lugar donde están situados los objetos y donde transcurren los hechos en un punto relativo.

El espacio está mucho mas interconectado con otros aspectos de la física de lo que nos pensamos. El espacio esta conectado con el tiempo, con la materia y con la energía.

Aunque la mayoría de la gente piensa que el espacio esta formado en tres dimensiones, las llamadas altura, anchura y profundidad. Pero lo que pocas personas conocen es que, además de las 4 dimensiones seguras( altura, anchura, profundidad y tiempo), según unas nuevas investigaciones, el universo podría estar construido entorno a 10 dimensiones según algunas teorías, o también entorno a 26 dimensiones, según otras.

Desde mi punto de vista, la mas creíble es la de 10 dimensiones, pero en el mundo de la física todo es posible. Si no acabáis de entender este concepto, os dejo aquí los links de un vídeo en YouTube que lo explica.

Parte 1 -  http://m.youtube.com/watch?v=mVtt5LwzafY

Parte 2 -  http://m.youtube.com/watch?v=RN-9w9yY7WE

La famosa teoría de la relatividad, que ya salió en algunas publicaciones anteriores, también nos habla sobre el espacio. Pero esta publicación es solo un resumen de lo que vamos a ver.

Sobre este tema van a llegar muchos posts, pero de momento nos quedamos aquí.

Ya hemos acabado la introducción a los cuatro conceptos de la física, así que a partir de ahora trataremos  temas mas específicos. La semana que viene empezaremos a estudiar las magnitudes físicas, como són la velocidad , la longitud, etc.

No olvidéis comentar si hay algún tema que os gustaría que publicase.

Hasta la semana que viene,

Física fácil y simple

El tiempo

Empezaremos por el principio:

La física es el apartado de la ciencia que estudia las interacciones entre energía, materia, tiempo y espacio.

Vamos a conocer estos cuatro términos:

Tiempo: es la magnitud física que sirve para medir cuanto dura un proceso o la separación entre dos acontecimientos.

El tiempo nos permite distinguir tres tipos de acontecimientos respecto a otro: pasados, futuros y el resto.

El término presente es difícil de concebir, ya que el tiempo no es igual para todos. El tiempo, transcurre de manera diferente dependiendo del movimiento de un observador. Existe una paradoja que explica de manera más visual este concepto.

Paradoja de los gemelos:

Pongamos en situación a dos gemelos. Uno de ellos, se embarca en una nave espacial hacia una estrella, a velocidades cercanas a las de la luz, mientras que el otro, se que el otro se queda en tierra. Al volver, teóricamente, el gemelo que se ha embarcado tendría que ser más joven que el que se quedó en tierra.

Pero aquí llega la paradoja:

Según la mecánica Newtoniana, igual que la nave se aleja de la tierra, la tierra se aleja de la nave. Como en realidad no se puede establecer un punto fijo en el espacio (ya que la tierra también se mueve), se puede decir que la tierra se está alejando de la nave. Así, cuando el gemelo llegue a la tierra, el que tendría que ser más viejo sería el que se quedó en tierra.

Un reloj convencional mide horas, minutos y segundos, 

Generalmente, nosotros solemos medir el tiempo en segundos, minutos, horas... Pero hay muchas otras medidas, desde eones (2000 años), hasta unidades más pequeñas que el nanosegundo(0,0000000001 segundos).

Esta paradoja ha sido un misterio durante muchos años, así que se hizo un experimento. Se sincronizaron dos relojes atómicos en tierra. Después, se embarcó a uno de estos en un avión comercial, que hizo un largo viaje, aterrizando finalmente en el mismo punto el el que despegó. Después, se compararon los dos relojes. Habían unos nanosegundos de diferencia entre uno y otro.


                                                                         En futuros postes, hablaremos de la dilatación del tiempo y también de los viajes en el tiempo.

La semana que viene conoceremos la segunda parte de este concepto, el espacio.

Física fácil y simple

La energia

Empezaremos por el principio:

La física es el apartado de la ciencia que estudia las interacciones entre energía, materia, tiempo y espacio.

Vamos a conocer estos cuatro términos.

Energía: la definición en física de energía dice que esta es la capacidad para realizar un trabajo. Es decir, a mas energía mas trabajo podrás realizar. Por leyes de la física, la materia contiene energía. 

En muchas ocasiones, esta energía se desprende de la materia mediante variados procesos de desintegración.

Por ejemplo, cuando un núcleo atómico sufre una desintegración beta(para igualar el numero de protones y neutrones en un núcleo atómico), un neutron se convierte en un protón, dejando ir un electrón y un antineutrino. Aquí también se desprende energía juntamente con estas partículas.

Resumiendo, a veces, las partículas necesitan convertirse en otras diferentes mediante la desintegración. En estos procesos, se desprende una cantidad de energía.

Aquí entra en juego algo que muchos conoceréis: E=mc2. Esta formula forma parte de la famosa ``teoría de la relatividad´´ de Einstein. Esta formula establece que la energía y la masa son formas distintas de un mismo concepto. Si esto es cierto, se puede calcular la energía contenida por un cuerpo simplemente sabiendo su masa. Vamos a conocer mas a fondo esta formula:

En esta formula, la E representa la energía que contiene el cuerpo(expresada en joules). m es la masa de este cuerpo (en kg), y c2 es el factor de conversión de la materia en energía  que es igual a la velocidad de la luz (300.000.000m/s*) al cuadrado ( en m/s).

Por ejemplo, pongamos que queremos calcular la energía que contiene un kilo de agua. Pues bien, la formula seria:

E= 1 * (300.000.000)2

E= 90.000.000.000.000.000 joules

Como podemos ver, en un espacio muy pequeño de masa se encuentra una cantidad muy enorme de energía.

Pero hay un PROBLEMA.

Como hemos visto antes, en la desintegración beta, aparte de producirse energía también se producen otras partículas. Y también sabemos que estas partículas que se producen contienen aun mas energía, es decir, que en un proceso de desintegración común no se libera toda la energía que contiene el cuerpo.

Por ejemplo: Pongamos que queremos sacar el toda agua que hay en un globo, pero dentro de este globo hay  un litro de agua y dos globos mas pequeños con mas agua dentro. Al petar el globo, se caerá al suelo el litro de agua que estaba fuera de los globitos. Pero el agua de los globitos continuara dentro de ellos. Es decir, solo habremos sacado una parte del agua total del globo.

Eso es lo que pasa en la física.

Solo hay una manera de extraer toda la energía que contiene un cuerpo. Es juntar lo con una cantidad idéntica de antimateria. Por ejemplo, si quisiéramos extraer los 90.000.000.000.000.000 joules de energía que hay en un litro de agua, habría que juntar lo con un litro de antiagua. Si la desintegráramos de otra manera, no conseguiríamos extraer todos los joules, sino solo una parte.

Mas adelante veremos y profundizaremos en la antimateria, pero la semana que viene hablaremos del tiempo, el espacio y su relación

Hasta el domingo que viene;

Física fácil y simple

* La velocidad exacta de la luz es de 299.792.458 m/s, pero lo he aproximado para redondear.