Física

Artículo Rayo de frente de onda Haz de luz

Definición de frente de onda

Si lanzas una piedra a un estanque, se forman olas circulares que se alejan del centro del círculo. Estas olas presentan crestas y valles. Se puede decir que los picos o valles de las olas que se alejan del centro del círculo forman un frente de onda.

Dos frentes de onda adyacentes son dos partes de la onda que tienen la misma fase y están separadas por una longitud de onda. Los picos o valles de las ondas que tienen la misma fase y están separados por una o más longitudes de onda se denominan frentes de onda. Además de las olas de agua, las ondas sonoras y las ondas luminosas también tienen un frente de onda. A diferencia de las olas de agua, que se propagan únicamente en un plano o área, las ondas sonoras y las ondas luminosas se propagan en el espacio.

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Artículo sobre la ecuación de Poiseuilles

La ecuación de Poiseuille fue descubierta por Jean Louis Marie Poiseuille (1799-1869). Como se explicó, cada fluido puede considerarse un fluido ideal. El fluido ideal no tiene viscosidad. Si suponemos que un fluido ideal fluye por una tubería, cada parte del fluido se mueve a la misma velocidad (v). A diferencia del fluido ideal, el fluido real que encontramos en la vida cotidiana tiene viscosidad. Debido a esta viscosidad, al fluir por una tubería, por ejemplo, la velocidad de cada parte del fluido varía. La capa de fluido que se encuentra en el centro se mueve más rápido (v profunda), mientras que la capa de fluido adherida a la tubería permanece inmóvil (v = 0). Por lo tanto, desde el centro hasta el borde de la tubería, cada parte del fluido se mueve a velocidades diferentes. Para facilitar su comprensión, observe la imagen a continuación.

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Los fluidos, tanto líquidos como gases de distintos tipos, presentan diferentes niveles de viscosidad. La viscosidad es la fricción entre las moléculas que componen un fluido. Por lo tanto, las moléculas generan fricción cuando el fluido fluye. En los líquidos, la viscosidad se debe a las fuerzas de cohesión (fuerzas de atracción entre moléculas similares). En cambio, en los gases, la viscosidad se debe a las colisiones entre moléculas.

Los fluidos líquidos fluyen con mayor facilidad, como el agua. Por el contrario, los fluidos espesos fluyen con mayor dificultad, como el lubricante. Esto se puede comprobar vertiendo agua y lubricante sobre una superficie inclinada. El agua fluye más rápido que el aceite. La viscosidad de un fluido también depende de la temperatura. Cuanto mayor sea la temperatura del líquido, menor será su viscosidad. Por ejemplo, cuando una madre fríe pescado en la cocina, el aceite de cocina, que inicialmente espeso, se vuelve más líquido al calentarse. Del mismo modo, cuanto mayor sea la temperatura de un gas, mayor será su viscosidad.

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Fuerza de cohesión y adhesión

La fuerza de cohesión es la fuerza de atracción entre moléculas de una sustancia similar, mientras que la fuerza de atracción entre moléculas de sustancias diferentes se denomina fuerza de adhesión. Por ejemplo, al verter agua en un vaso, la cohesión se produce cuando las moléculas de agua se atraen entre sí, mientras que la adhesión se produce cuando las moléculas de agua y las moléculas de vidrio se atraen.

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¿Alguna vez has jugado con burbujas de jabón? Son redondas. Divertidas. Se pueden soplar. Después de volar, las burbujas de jabón explotan. ¡Guau, es divertido, un juego de la infancia! ¿Por qué son redondas las burbujas de jabón?

Por favor, despiértate por la mañana y observa las hojas alrededor de la casa. Fíjate en las gotitas de rocío adheridas a las hojas. Es extraño; las gotas de rocío son redondas. ¿Cómo es posible?

La tensión superficial se produce porque la superficie del líquido tiende a contraerse, adquiriendo la apariencia de una fina membrana. Esto se debe a la fuerza de cohesión entre las moléculas de agua. Para comprender mejor esta explicación, observemos la siguiente ilustración. Analizamos el líquido en un recipiente.

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Artículo sobre el principio de Arquímedes

Un barco de gran masa no se hunde, mientras que una piedra pequeña sí. ¿Por qué? La respuesta es sencilla si se comprende el concepto de flotabilidad y el principio de Arquímedes.

En la vida cotidiana, observamos que los objetos sumergidos en un fluido, como una roca, pesan menos que cuando no están en él. Puede resultar difícil levantar una piedra del suelo, pero la misma piedra se eleva sin esfuerzo del fondo del mar. Esto se debe a la fuerza de flotación. La flotabilidad se produce por las diferencias de presión del fluido a distintas profundidades. La presión del fluido aumenta con la profundidad; cuanto más denso es el fluido, mayor es su presión. Al introducir un objeto en un fluido, se produce una diferencia de presión entre la parte superior e inferior del mismo. La presión en la parte inferior es mayor que en la parte superior.

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Artículo sobre el principio de Pascal

¿Cómo funciona un elevador hidráulico para levantar un coche? ¿Y cómo funcionan los frenos hidráulicos para reducir la velocidad? Para comprenderlo, estudie el principio de Pascal.

Todo fluido ejerce presión sobre los objetos con los que está en contacto. El agua que vertemos en un vaso ejerce presión sobre la pared del mismo. Del mismo modo, si nos bañamos en una piscina o en agua de mar, el agua también ejerce presión sobre todo nuestro cuerpo.

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Artículo sobre la presión en los fluidos

En física, la presión se define como la fuerza por unidad de área, donde la dirección de la fuerza es perpendicular al área de la superficie. Matemáticamente, la presión se expresa mediante la ecuación P = F / A, donde P = presión, F = fuerza y ​​A = área de la superficie. La unidad de fuerza (F) es el Newton (N), y la unidad de área es el metro cuadrado (m² ⁾ . Dado que la presión es la fuerza por unidad de área, su unidad es N/m² ^. Otro nombre para N/m² ^es Pascal (Pa). El Pascal se utilizó como unidad de presión en honor a Blaise Pascal.

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Artículo sobre densidad y gravedad específica

Densidad

Una característica importante de una sustancia es la densidad. La densidad es la relación entre la masa y el volumen. Escrito matemáticamente:

ρ = m / V

ρ (rho) es una letra griega que se usa comúnmente para expresar la densidad, m es la masa y V es el volumen. La densidad de un fluido homogéneo es diferente de la de un sólido homogéneo. El hierro, por ejemplo, tiene la misma densidad en todas sus partes. En la atmósfera terrestre, cuanto más alta está la atmósfera de la superficie terrestre, menor es su densidad, mientras que en el agua de mar, cuanto más profunda es, mayor es su densidad. La densidad de un fluido homogéneo puede depender de factores ambientales como la temperatura y la presión.

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Artículo sobre las aplicaciones del principio de Bernoulli y la ecuación de Bernoulli.

Teorema de Torricelli

Uno de los usos de la ecuación de Bernoulli es calcular la velocidad de salida de un líquido por la parte inferior de un recipiente (véase la figura).

Aplicamos la ecuación de Bernoulli en el punto 1 (superficie del recipiente) y en el punto 2 (superficie del orificio). Dado que el diámetro del orificio en el fondo del recipiente es mucho menor que el diámetro del recipiente, la velocidad del líquido en la superficie del recipiente se considera cero (v ₁ = 0). La superficie del recipiente y la superficie del orificio están abiertas, de modo que la presión es igual a la presión atmosférica (P ₁ = P ₂ ). Por lo tanto, la ecuación de Bernoulli para este caso es:

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