Fases de la materia, ley de hooke y fluidos

Centro Universitario de la Costa

Física
FASES DE LA MATERIA

ESTADOS DE LA MATERIA
Se denomina materia a la sustancia que forma todos los cuerpos del Universo. Los estados físicos en que puede encontrarse la materia son básicamente tres. Sólido, líquido y gaseoso, el agua es una de las pocas sustancias que puede encontrarse en los 3 estados.

ESTADO SÓLIDO.
Las moléculas de un sólidotienen una gran cohesión y adoptan formas bien definidas. Se caracteriza porque opone resistencia a cambios de forma y de volumen.

CARACTERISTICAS:
*Tienen forma y volumen definidos.
*El movimiento de las moléculas es muy poco o nulo por estar muy juntas.

Ejemplos: La piedra, cerros, hielo, etc.

ESTADO GASEOSO.
Este estado no tiene forma ni volumen propio. Su composición sonmoléculas no unidas, expandidas y con poca fuerza de atracción, haciendo que no tengan volumen y forma definida. Las fuerzas gravitatorias y de atracción entre partículas, resultan insignificantes.

CARATERISTICAS:
*Cohesión casi nula.
*Sin forma definida.
*Su volumen es variable dependiendo del recipiente que lo contenga.
*Pueden comprimirse fácilmente.

Ejemplos: Nubes, humo, aire, etc.

ESTADOLÍQUIDO.
Las moléculas de los líquidos no están tan próximas como las de los sólidos, pero están menos separadas que las de los gases. Sus moléculas ocupan posiciones al azar que varían con el tiempo.

CARACTERISTICAS:
*Cohesión menor.
*Movimiento energía cinética.
*No poseen forma definida.
*Toma la forma de la superficie o el recipiente que lo contiene.

Ejemplos: Ríos, lagos,lagunas, mares, océanos, etc.

SÓLIDOS: LEY DE HOOKE

Robert Hooke (1635-1703), físico-matemático, químico y astrónomo inglés, fue quien primero demostró el comportamiento sencillo relativo a la elasticidad de un cuerpo. Hooke estudió los efectos producidos por las fuerzas de tensión, observó que había un aumento de la longitud del cuerpo que era proporcional a la fuerza aplicada.

Hookeestableció la ley fundamental que relaciona la fuerza aplicada y la deformación producida. Para una deformación unidimensional, la Ley de Hooke se puede expresar matemáticamente así:
= -k
“Cuando se trata de deformar un sólido, este se opone a la deformación, siempre que ésta no sea demasiado grande”
* K= Constante de proporcionalidad o de elasticidad.
* = es la deformación, esto es, loque se ha comprimido o estirado a partir del estado que no tiene deformación. Se conoce también como el alargamiento de su posición de equilibrio.
*= es la fuerza resistente del sólido.
* El signo ( - ) en la ecuación se debe a la fuerza restauradora que tiene sentido contrario al desplazamiento. La fuerza se opone o se resiste a la deformación.
* Las unidades son: Newton/metro(New/m) – Libras/pies (Lb/p).

RELACIÓN ESFUERZO - DEFORMACIÓN

ESFUERZO.
Las fuerzas internas de un elemento están ubicadas dentro del material por lo que se distribuyen en toda el área; justamente se denomina esfuerzo a la fuerza por unidad de área, la cual se denota con la letra griega sigma (σ) y es un parámetro que permite comparar la resistencia de dos materiales, ya que establece una basecomún de referencia.

σ=P/A

P≡ Fuerza axial
A≡ Área de la sección transversal

Unidades. El esfuerzo utiliza unidades de fuerza sobre unidades de área, en el sistema internacional (SI) la fuerza es en Newton (N) y el área en metros cuadrados (m2), el esfuerzo se expresa por N/m2 o pascal (Pa). Esta unidad es pequeña por lo que se emplean múltiplos como el es el kilopascal (kPa), megapascal(MPa) o gigapascal (GPa). En el sistema americano, la fuerza es en libras y el área en pulgadas cuadradas, así el esfuerzo queda en libras sobre pulgadas cuadradas (psi). Particularmente en Venezuela la unidad más empleada es el kgf/cm2 para denotar los valores relacionados con el esfuerzo.

DEFORMACIÓN
La resistencia del material no es el único parámetro que debe utilizarse al diseñar o...