Conceptos básicos de electromagnetismo y mecánica

Biografía de Benjamin Franklin

El científico, inventor y político estadounidense Benjamin Franklin nació en Boston el 17 de enero de 1706 y murió el 17 de abril de 1790 en Filadelfia. Además de ser uno de los padres fundadores de EEUU, ha pasado a la historia de la física por sus estudios sobre electricidad.

Biografía de Charles Darwin

Charles Darwin era un naturalista británico que propuso la teoría de la evolución biológica por selección natural. Darwin definió la evolución como «descendencia con modificación», la idea de que las especies cambian a lo largo del tiempo, dan origen a nuevas especies y comparten un ancestro común.

Nació en Shrewsbury, Reino Unido, el 12 de febrero de 1809 y falleció a los 73 años de edad el 19 de abril de 1882. Su teoría de la evolución de las especies marcó un antes y un después en la historia del hombre y la ciencia.

Cargas Eléctricas

La carga eléctrica es una propiedad física intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión entre ellas a través de campos electromagnéticos. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos, siendo, a su vez, generadora de ellos. Los protones tienen carga positiva y los electrones carga negativa.

Conservación de la Carga

La carga no se crea ni se destruye, solo se puede transferir de un sistema a otro. En física, la conservación de la carga es el principio de que la carga eléctrica total en un sistema aislado nunca cambia. La cantidad neta de carga eléctrica, la cantidad de carga positiva menos la cantidad de carga negativa en el universo, siempre se conserva.

Jaula de Faraday

Se conoce como jaula de Faraday al efecto por el cual el campo electromagnético en el interior de un conductor en equilibrio es nulo, anulando el efecto de los campos externos.

Campo Eléctrico

Un campo eléctrico es un campo de fuerza creado por la atracción y repulsión de cargas eléctricas (la causa del flujo eléctrico) y se mide en Voltios por metro (V/m). El flujo decrece con la distancia a la fuente que provoca el campo.

Potencial Eléctrico

El potencial eléctrico o también trabajo eléctrico en un punto, es el trabajo a realizar por unidad de carga para mover dicha carga dentro de un campo electrostático desde el punto de referencia hasta el punto considerado, ignorando el componente irrotacional del campo eléctrico.

Voltaje

El voltaje se define como la magnitud encargada de establecer la diferenciación de potencial eléctrico que existe entre dos puntos. Es por esto que también se le conoce como tensión eléctrica, o diferencia de potencial eléctrica.

En el campo de la física, concretamente en la electricidad, tensión o diferencia de potencial es una magnitud física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos.

Ley de Ohm

La ley de Ohm, postulada por el físico y matemático alemán Georg Simon Ohm, es una ley básica para entender los fundamentos principales de los circuitos eléctricos.

Conversión de unidades de velocidad

623 m/s a km/h

623 m/s * (1 km / 1000 m) * (3600 s / 1 h) = 2,242.8 km/h ≈ 3.6 km/h

21 km/h a m/s

21 km/h * (1000 m / 1 km) * (1 h / 3600 s) = 5.83 m/s ≈ 0.3 m/s

2 m/s en km/s

2 m/s * (1 km / 1000 m) = 0.002 km/s

25 km/h a m/s

25 km/h * (1000 m / 1 km) * (1 h / 3600 s) = 6.94 m/s ≈ 0.3 m/s

72 km/s en m/s

72 km/s * (1000 m / 1 km) = 72,000 m/s ≈ 0.001 m/s

40 m/s en m/h

40 m/s * (3600 s / 1 h) = 144,000 m/h

32 km/h en km/s

32 km/h * (1 h / 3600 s) = 0.0089 km/s ≈ 0.3 km/s

7 km/h en m/h

7 km/h * (1000 m / 1 km) = 7,000 m/h

Energía

Energía Cinética

Energía que genera un cuerpo al estar en movimiento.

Energía Mecánica

Es la energía asociada al movimiento y posición de un cuerpo.

Energía Potencial

Energía que tiene un cuerpo por su posición respecto de la horizontal o altura, también llamada gravitatoria.

Fórmulas de la Energía Cinética

Ec = 1/2 mv2

donde:

  • Ec = energía cinética = Joules (J)
  • m = masa = kg
  • v = velocidad m/s

Fórmula de la Energía Potencial

Ep = mgh

donde:

  • Ep = energía potencial = Joules (J)
  • m = masa = kg
  • g = aceleración de la gravedad = 9.81 m/s2
  • h = altura = m

Ejemplos de energía cinética

Calcula la energía cinética de un vehículo de 1000 kg que circula a una velocidad de 120 km/h.

Datos:

  • Ec = ?
  • m = 1000 kg
  • v = 120 km/h = 33.3 m/s

Fórmula y despejes:

Ec = 1/2 mv2

Sustitución:

Ec = 1/2 (1000 kg) (33.3 m/s)2 = 554,445 J

Energía Potencial

Calcula la energía potencial que posee un libro de 500 g que está colocado en una mesa de 80 cm de altura.

Datos:

  • Ep = ?
  • m = 500 g = 0.5 kg
  • h = 80 cm = 0.8 m
  • g = 9.81 m/s2

Fórmula y despeje:

Ep = mgh

Sustitución:

Ep = (0.5 kg) (9.81 m/s2) (0.8 m) = 3.92 J

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