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Mapa conceptual y resúmen FÍSICA DE LOS FLUIDOS

Descubre los principios del Movimiento Circular Uniforme, la hidrostática y su impacto en la ingeniería, el flujo de fluidos y el vuelo de aviones con el principio de Bernoulli. Aprende sobre la vibración en sistemas naturales y tecnológicos, el Movimiento Armónico Simple en péndulos y resortes, las propiedades del sonido y cómo la velocidad de propagación y el efecto Doppler influyen en la percepción de las ondas sonoras.

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1

Velocidad Angular en MCU

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Magnitud que mide el ángulo girado por unidad de tiempo. Unidad típica: radianes/segundo.

2

Período en MCU

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Tiempo que tarda en completar una vuelta completa. Inverso de la frecuencia.

3

Velocidad Tangencial en MCU

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Velocidad lineal a lo largo de la trayectoria circular. Relacionada con la velocidad angular por el radio.

4

El ______ de Pascal indica que una presión ejercida sobre un fluido se propaga uniformemente en todas direcciones.

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Principio

5

El ______ de Arquímedes ayuda a entender por qué algunos objetos flotan o se hunden en un fluido.

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Principio

6

Relación entre diámetro y velocidad en tubos

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Si el diámetro de un tubo disminuye, la velocidad del fluido aumenta para mantener el caudal constante.

7

Importancia del principio de continuidad

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Esencial para el diseño de estructuras eficientes que manejan el flujo de fluidos.

8

Condiciones para la aplicación del principio

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No debe haber pérdidas ni ganancias de fluido en la sección estudiada.

9

La ley de ______ indica que al incrementar la velocidad de un fluido, su ______ disminuye.

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Bernoulli presión

10

Tipos de vibración: periódica y aleatoria

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Periódica: movimientos repetitivos en intervalos regulares, como una cuerda de guitarra. Aleatoria: movimientos sin patrón fijo, como partículas en un fluido.

11

Características de las vibraciones: frecuencia y amplitud

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Frecuencia: número de oscilaciones por unidad de tiempo. Amplitud: magnitud máxima del desplazamiento desde la posición de equilibrio.

12

El ______ ______ ______ es un tipo de movimiento donde un objeto oscila de un lado a otro alrededor de un punto central.

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movimiento armónico simple

13

Un ejemplo de ______ ______ ______ es el vaivén de un ______.

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movimiento armónico simple péndulo

14

Naturaleza del sonido

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Vibración mecánica que se propaga a través de medios como aire, agua o sólidos.

15

Percepción del sonido

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Cambios en la presión del medio son captados por el oído y percibidos como sonido.

16

Campos de estudio del sonido

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Acústica e ingeniería de sonido se enfocan en el estudio y aplicación del sonido.

17

En un ambiente ______, la velocidad del sonido es de unos 343 ______ por segundo.

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aire metros

18

Cambio de frecuencia por movimiento relativo

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El efecto Doppler ocurre cuando la fuente de una onda y el observador se mueven uno respecto al otro, alterando la frecuencia percibida.

19

Efecto Doppler en sirenas de vehículos

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El tono de una sirena cambia al acercarse o alejarse debido al efecto Doppler, aumentando la frecuencia al acercarse y disminuyéndola al alejarse.

20

Uso del efecto Doppler en astronomía

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En astronomía, se usa para determinar la velocidad y dirección de objetos celestes, como estrellas y galaxias, observando cambios en la frecuencia de la luz.

Preguntas y respuestas

Aquí tienes una lista de las preguntas más frecuentes sobre este tema

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Movimiento Circular Uniforme: Conceptos Fundamentales

El Movimiento Circular Uniforme (MCU) se refiere a la trayectoria circular que describe un objeto moviéndose a velocidad angular constante, es decir, recorre ángulos iguales en tiempos iguales. La velocidad angular se mide en radianes por segundo y es una medida de cuán rápido un objeto gira o se desplaza alrededor de un punto central. El período (T) es el tiempo que tarda el objeto en completar una revolución y su inverso es la frecuencia (f), que indica cuántas revoluciones se completan por unidad de tiempo. La velocidad tangencial (v) es la velocidad lineal a lo largo de la trayectoria circular y está relacionada con la velocidad angular (ω) por la relación v = ωr, donde r es el radio de la circunferencia. La aceleración centrípeta (a_c) es necesaria para cambiar la dirección de la velocidad del objeto y mantenerlo en movimiento circular, calculándose como a_c = v^2/r o a_c = ω^2r. Estos conceptos son fundamentales para comprender sistemas que van desde partículas subatómicas hasta cuerpos celestes en órbita.
Péndulo esférico en movimiento al punto más alto de su trayectoria con esfera tocando la superficie del agua y ondas concéntricas, junto a tubo que demuestra el principio de Bernoulli.

Hidrostática: Principios y Aplicaciones

La hidrostática es la rama de la física que se ocupa del estudio de los fluidos en reposo. Analiza cómo la presión en un punto de un fluido está relacionada con la gravedad, la densidad del fluido y la profundidad del punto. El Principio de Pascal sostiene que un cambio en la presión aplicada a un fluido incompresible y en equilibrio dentro de un recipiente cerrado se transmite íntegramente a todos los puntos del fluido y a las paredes del recipiente. Este principio es la base para herramientas como las prensas hidráulicas y los frenos hidráulicos. El Principio de Arquímedes establece que un cuerpo sumergido en un fluido experimenta una fuerza de flotación igual al peso del fluido desplazado por el cuerpo, lo que explica la flotabilidad de barcos y submarinos. La hidrostática tiene aplicaciones prácticas en ingeniería civil, mecánica, naval y en la medicina, entre otras áreas.

El Principio de Continuidad en Fluidos

El principio de continuidad en fluidos es una manifestación de la conservación de la masa en la mecánica de fluidos. Establece que, para un fluido incompresible en régimen estacionario, el producto del área de la sección transversal (A) por la velocidad del fluido (v) es constante a lo largo de la trayectoria del flujo. Matemáticamente, se expresa como A1v1 = A2v2, donde los subíndices 1 y 2 representan dos secciones transversales diferentes de la tubería. Este principio es crucial en el diseño de sistemas de tuberías, bombas y turbinas, ya que permite calcular las variaciones de velocidad y sección que deben tener los conductos para transportar fluidos eficientemente.

El Principio de Bernoulli y su Impacto en la Aerodinámica

El principio de Bernoulli, formulado por Daniel Bernoulli en el siglo XVIII, es un principio de conservación de energía para fluidos en movimiento que relaciona la velocidad, la presión y la altura. Según este principio, en un flujo de fluido ideal (sin viscosidad y en régimen estacionario), la suma de la presión estática, la energía cinética por unidad de volumen y la energía potencial gravitatoria por unidad de volumen es constante a lo largo de una línea de corriente. Esto implica que si la velocidad de un fluido aumenta, la presión disminuye, y viceversa. Este principio es fundamental en aerodinámica, ya que explica cómo las diferencias de presión alrededor de las alas de un avión generan la sustentación necesaria para el vuelo. Además, tiene aplicaciones en la ingeniería de fluidos y en la meteorología.

Vibraciones y Movimiento Armónico Simple en Sistemas Físicos

Las vibraciones son movimientos oscilatorios que se producen cuando un sistema es desplazado de su posición de equilibrio y luego sujeto a una fuerza restauradora que lo devuelve hacia ese punto. El Movimiento Armónico Simple (MAS) es un tipo de vibración periódica en la que la fuerza restauradora es directamente proporcional al desplazamiento y actúa en dirección opuesta a dicho desplazamiento. El MAS se caracteriza por su simplicidad matemática y se puede describir mediante funciones senoidales o cosenoidales. Ejemplos de MAS incluyen el movimiento de un péndulo para pequeñas amplitudes y la oscilación de un resorte ideal. El estudio de las vibraciones y el MAS es esencial en el diseño de estructuras, en la música, en la tecnología de sensores y en la comprensión de fenómenos naturales como los terremotos.

Propagación del Sonido y el Efecto Doppler

El sonido es una onda mecánica que se propaga a través de un medio elástico debido a la vibración de las partículas del medio. La velocidad de propagación del sonido depende de las propiedades del medio, como su densidad y elasticidad. En el aire a temperatura ambiente, la velocidad del sonido es aproximadamente de 343 metros por segundo, mientras que en el agua es mucho mayor debido a su mayor densidad y elasticidad. El efecto Doppler es un fenómeno que ocurre cuando hay un movimiento relativo entre la fuente de sonido y el observador, resultando en un cambio aparente en la frecuencia de la onda sonora. Este efecto es utilizado en tecnologías como el radar, la ecografía médica y la astronomía para medir la velocidad de objetos en movimiento. El estudio del sonido y el efecto Doppler es crucial en disciplinas como la acústica, la ingeniería de sonido, la meteorología y la comunicación.