Convierta kilonewtons a kilogramos en línea. Flujos y reflujos. Fuerza de reacción normal del suelo
Exponente adiabático(a veces llamado relación de Poisson) - la relación entre la capacidad calorífica a presión constante () y la capacidad calorífica a volumen constante (). A veces también se le llama factor de expansión isentrópica. Designado letra griega(gamma) o (kappa). El símbolo de la letra se utiliza principalmente en disciplinas de ingeniería química. En ingeniería térmica se utiliza la letra latina.
Ecuación:
, es la capacidad calorífica del gas, es la capacidad calorífica específica (la relación entre la capacidad calorífica y la unidad de masa) del gas, los índices e indican la condición de presión constante o volumen constante, respectivamente.Para comprender esta relación, considere el siguiente experimento:
Un cilindro cerrado con pistón fijo contiene aire. La presión interior es igual a la presión exterior. Este cilindro se calienta a una determinada temperatura requerida. Mientras el pistón no puede moverse, el volumen de aire en el cilindro permanece sin cambios, mientras que la temperatura y la presión aumentan. Cuando se alcanza la temperatura requerida, el calentamiento se detiene. En este momento, el pistón se “libera” y, gracias a ello, comienza a moverse hacia afuera sin intercambio de calor con el ambiente (el aire se expande adiabáticamente). Durante el trabajo, el aire dentro del cilindro se enfría por debajo de la temperatura alcanzada anteriormente. Para devolver el aire a un estado en el que su temperatura alcance nuevamente el valor requerido mencionado anteriormente (con el pistón todavía “liberado”), se debe calentar el aire. Para este calentamiento desde el exterior es necesario suministrar aproximadamente un 40% (para gas diatómico - aire) más calor que el suministrado durante el calentamiento anterior (con el pistón fijo). En este ejemplo, la cantidad de calor suministrada al cilindro con pistón fijo es proporcional a , mientras que la cantidad total de calor suministrada es proporcional a . Por tanto, el exponente adiabático en este ejemplo es 1,4.
Otra forma de entender la diferencia entre y es que se aplica cuando se realiza trabajo sobre un sistema que se ve obligado a cambiar su volumen (es decir, por el movimiento de un pistón que comprime el contenido del cilindro), o si se realiza trabajo en un sistema cambiando su temperatura (es decir, calentando el gas en el cilindro, lo que obliga al pistón a moverse). se aplica sólo si (y esta expresión denota el trabajo realizado por el gas) es igual a cero. Consideremos la diferencia entre el aporte de calor con un pistón fijo y el aporte de calor con un pistón libre. En el segundo caso, la presión del gas en el cilindro permanece constante y el gas se expandirá, realizando trabajo sobre la atmósfera, y aumentará su energía interna (al aumentar la temperatura); el calor suministrado desde el exterior se destina sólo parcialmente a cambiar la energía interna del gas, mientras que el resto del calor se destina a realizar trabajo por parte del gas.
| Índices adiabáticos para varios gases. | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Paso. | Gas | γ | Paso. | Gas | γ | Paso. | Gas | γ | ||
| −181°C | H2 | 1.597 | 200 ºC | aire seco | 1.398 | 20ºC | NO | 1.400 | ||
| −76°C | 1.453 | 400 ºC | 1.393 | 20ºC | N2O | 1.310 | ||||
| 20ºC | 1.410 | 1000°C | 1.365 | −181°C | norte 2 | 1.470 | ||||
| 100 ºC | 1.404 | 2000 ºC | 1.088 | 15ºC | 1.404 | |||||
| 400 ºC | 1.387 | 0ºC | CO2 | 1.310 | 20ºC | Cl2 | 1.340 | |||
| 1000°C | 1.358 | 20ºC | 1.300 | −115°C | capítulo 4 | 1.410 | ||||
| 2000 ºC | 1.318 | 100 ºC | 1.281 | −74°C | 1.350 | |||||
| 20ºC | Él | 1.660 | 400 ºC | 1.235 | 20ºC | 1.320 | ||||
| 20ºC | H2O | 1.330 | 1000°C | 1.195 | 15ºC | NH3 | 1.310 | |||
| 100 ºC | 1.324 | 20ºC | CO | 1.400 | 19 ºC | Nordeste | 1.640 | |||
| 200 ºC | 1.310 | −181°C | O2 | 1.450 | 19 ºC | xe | 1.660 | |||
| −180°C | Arkansas | 1.760 | −76°C | 1.415 | 19 ºC | kr | 1.680 | |||
| 20ºC | 1.670 | 20ºC | 1.400 | 15ºC | Entonces 2 | 1.290 | ||||
| 0ºC | aire seco | 1.403 | 100 ºC | 1.399 | 360°C | Hg | 1.670 | |||
| 20ºC | 1.400 | 200 ºC | 1.397 | 15ºC | C2H6 | 1.220 | ||||
| 100 ºC | 1.401 | 400 ºC | 1.394 | 16ºC | C3H8 | 1.130 | ||||
Relaciones para un gas ideal
Para un gas ideal, la capacidad calorífica no depende de la temperatura. En consecuencia, la entalpía se puede expresar como y la energía interna se puede representar como. Así, también podemos decir que el exponente adiabático es la relación entre la entalpía y la energía interna:
Por otro lado, las capacidades caloríficas también se pueden expresar mediante el exponente adiabático () y la constante universal de los gases ():
Puede resultar bastante difícil encontrar información sobre los valores de la tabla, mientras que valores de la tabla se dan con mayor frecuencia. En este caso puedes usar la siguiente fórmula definir:
¿Dónde está la cantidad de sustancia en moles?
Relaciones que utilizan grados de libertad
El exponente adiabático () de un gas ideal se puede expresar en términos del número de grados de libertad () de las moléculas de gas:
oExpresiones termodinámicas
Los valores obtenidos mediante relaciones aproximadas (en particular, ), en muchos casos, no son lo suficientemente precisos para fines prácticos. cálculos de ingeniería, como cálculos de caudales a través de tuberías y válvulas. Es preferible utilizar valores experimentales que los obtenidos mediante fórmulas aproximadas. Los valores de relación estricta se pueden calcular determinando a partir de propiedades expresadas como:
Los valores son fáciles de medir, mientras que los valores de deben determinarse a partir de fórmulas como esta. Ver aquí ( Inglés) para obtener más información detallada sobre las relaciones entre capacidades caloríficas.
proceso adiabático
donde es la presión y es el volumen del gas.
Determinación experimental del valor del índice adiabático.
Dado que los procesos que ocurren en pequeños volúmenes El gas durante el paso de una onda sonora es cercano a adiabático, el índice adiabático se puede determinar midiendo la velocidad del sonido en el gas. En este caso, el índice adiabático y la velocidad del sonido en el gas estarán relacionados con la siguiente expresión:
¿Dónde está el exponente adiabático? - constante de Boltzmann; - constante universal de los gases; - temperatura absoluta en kelvins; - peso molecular; - masa molar.
Otra forma de determinar experimentalmente el valor del exponente adiabático es el método de Clément-Desormes, que se utiliza a menudo con fines educativos al realizar trabajo de laboratorio. El método se basa en estudiar los parámetros de una determinada masa de gas que pasa de un estado a otro mediante dos procesos sucesivos: adiabático e isocórico.
La configuración del laboratorio incluye una botella de vidrio conectada a un manómetro, un grifo y una pera de goma. La pera se utiliza para bombear aire al interior del globo. Una abrazadera especial evita fugas de aire del cilindro. El manómetro mide la diferencia de presión dentro y fuera del cilindro. La válvula puede liberar aire del cilindro a la atmósfera.
Deje que el cilindro esté inicialmente a presión atmosférica y temperatura ambiente. El proceso de realización del trabajo se puede dividir en dos etapas, cada una de las cuales incluye un proceso adiabático e isocórico.
1ra etapa:
Con el grifo cerrado, bombee una pequeña cantidad de aire al cilindro y sujete la manguera con una abrazadera. Al mismo tiempo, aumentarán la presión y la temperatura en el cilindro. Este es un proceso adiabático. Con el tiempo, la presión en el cilindro comenzará a disminuir debido a que el gas en el cilindro comenzará a enfriarse debido al intercambio de calor a través de las paredes del cilindro. En este caso, la presión disminuirá a medida que se aumente el volumen. Este es un proceso isocórico. Después de esperar hasta que la temperatura del aire dentro del cilindro sea igual a la temperatura del aire ambiente, registraremos las lecturas del manómetro.
2da etapa:
Ahora abra el grifo 3 durante 1-2 segundos. El aire en el globo se expandirá adiabáticamente hasta presión atmosférica. Al mismo tiempo, la temperatura en el cilindro disminuirá. Luego cerramos el grifo. Con el tiempo, la presión en el cilindro comenzará a aumentar debido al hecho de que el gas en el cilindro comenzará a calentarse debido al intercambio de calor a través de las paredes del cilindro. En este caso, la presión volverá a aumentar a un volumen constante. Este es un proceso isocórico. Después de esperar hasta que la temperatura del aire dentro del cilindro se compare con la temperatura del aire ambiente, registramos la lectura del manómetro. Para cada rama de las 2 etapas, puedes escribir las ecuaciones adiabáticas e isocoras correspondientes. El resultado es un sistema de ecuaciones que incluye el exponente adiabático. Su solución aproximada conduce a lo siguiente fórmula de cálculo por el valor deseado.
DEFINICIÓN
Describe el proceso adiabático que ocurre en. Adiabático es un proceso en el que no hay intercambio de calor entre el sistema considerado y el medio ambiente: .
La ecuación de Poisson queda así:
Aquí, el volumen ocupado por el gas es su, y el valor se llama exponente adiabático.
Exponente adiabático en la ecuación de Poisson
En los cálculos prácticos conviene recordar que para un gas ideal el exponente adiabático es igual a , para un gas diatómico - y para un gas triatómico - .
¿Qué hacer con los gases reales cuando papel importante¿Comienzan a actuar las fuerzas de interacción entre moléculas? En este caso, el índice adiabático para cada gas en estudio se puede obtener experimentalmente. Uno de esos métodos fue propuesto en 1819 por Clément y Desormes. Llenamos el cilindro con gas frío hasta que alcance la presión. Luego abrimos el grifo, el gas comienza a expandirse adiabáticamente y la presión en el cilindro cae a la presión atmosférica. Después de calentar isocóricamente el gas a una temperatura ambiente, la presión en el cilindro aumentará a . Entonces el exponente adiabático se puede calcular mediante la fórmula:
El índice adiabático es siempre mayor que 1, por lo tanto, durante la compresión adiabática de un gas, tanto ideal como real, a un volumen menor, la temperatura del gas siempre aumenta y durante la expansión el gas se enfría. Esta propiedad del proceso adiabático, llamada pedernal neumático, se utiliza en motores diesel, donde la mezcla combustible se comprime en el cilindro y se enciende mediante temperatura alta. Recordemos la primera ley de la termodinámica: , donde - , y A es el trabajo realizado sobre él. Porque el trabajo realizado por el gas sólo sirve para cambiar su energía interna y, por tanto, su temperatura. De la ecuación de Poisson podemos obtener una fórmula para calcular el trabajo de un gas en un proceso adiabático:
Aquí n es la cantidad de gas en moles, R es la constante universal de los gases y T es la temperatura absoluta del gas.
La ecuación de Poisson para el proceso adiabático se utiliza no sólo en los cálculos de motores de combustión interna, sino también en el diseño de máquinas de refrigeración.
Vale la pena recordar que la ecuación de Poisson describe con precisión sólo un proceso adiabático de equilibrio que consiste en estados de equilibrio que se alternan continuamente. Si en realidad abrimos la válvula del cilindro para que el gas se expanda adiabáticamente, un gas no estacionario proceso de transición con vórtices de gas que se amortiguan debido a la fricción macroscópica.
Ejemplos de resolución de problemas
EJEMPLO 1
| Ejercicio | Un gas monoatómico ideal se comprimió adiabáticamente de modo que su volumen se duplicara. ¿Cómo cambiará la presión del gas? |
| Solución | El exponente adiabático de un gas monoatómico es igual a . Sin embargo, también se puede calcular mediante la fórmula:
donde R es la constante universal de los gases e i es el grado de libertad de la molécula de gas. Para un gas monoatómico, el grado de libertad es 3: esto significa que el centro de la molécula puede realizar un movimiento de traslación a lo largo de tres ejes de coordenadas. Por tanto, el índice adiabático:
Representemos los estados del gas al inicio y al final del proceso adiabático mediante la ecuación de Poisson:
|
| Respuesta | La presión disminuirá 3,175 veces. |
EJEMPLO 2
| Ejercicio | Se comprimieron adiabáticamente 100 moles de un gas diatómico ideal a una temperatura de 300 K. Al mismo tiempo, la presión del gas aumentó 3 veces. ¿Cómo ha cambiado el trabajo del gas? |
| Solución | El grado de libertad de una molécula diatómica, ya que la molécula puede moverse traslacionalmente a lo largo de tres ejes de coordenadas y girar alrededor de dos ejes. |
Cable de acero para uso general. Funciona bien como camilla para piezas y elementos estructurales. El cable está fabricado en acero al carbono y galvanizado. A la derecha hay una tabla con datos sobre carga de trabajo y la carga destructiva en el cable. Un cable trenzado de PVC está diseñado para soportar la misma carga que un cable de acero.
1kN es aproximadamente igual a 100kg
(carga de trabajo)
| 5mm | 1,00 |
|---|---|
| 6mm | 1,20 |
| 7mm | 1,80 |
| 8mm | 2,30 |
| 9mm | 2,50 |
| 10mm | 3,50 |
| 11mm | 4,50 |
| 12mm | 4,80 |
| 13mm | 5,10 |
| 14mm | 5,60 |
Mosquetón de bombero de acero para todo tipo de cables, cuerdas y cadenas. Se utiliza para sujetar de forma rápida y segura cadenas, cables y cuerdas de seguridad entre sí o con algo. La conexión de liberación rápida permite sujetar o conectar una cadena, cable o cuerda. El mosquetón está fabricado en acero al carbono y galvanizado. El tamaño está determinado por el diámetro de la sección transversal del cable.
1kN es aproximadamente igual a 100kg
Anillo de gancho para cordón
(carga de trabajo)
| Diámetro de rosca, mm | |
|---|---|
| 5mm | 0,95 |
| 6mm | 1,90 |
| 8mm | 3,70 |
| 10mm | 5,30 |
| 12mm | 7,00 |
| 14mm | 10,00 |
| 16mm | 13,00 |
| 20mm | 21,00 |
| 24mm | 30,00 |
Sirve para cambiar la longitud, tensión y ajuste de tensión de cadenas y cables. Ampliamente utilizado en la instalación y fijación de mástiles y antenas. El cordón le permite cambiar rápidamente la longitud de la cadena o del cable. Fabricado en acero galvanizado al carbono.
1kN es aproximadamente igual a 100kg
Carga de cadena permitida
(enlace largo)
cadena de acero propósito general. Funciona bien como camilla y le permite ajustar fácilmente la longitud de la cadena. La cadena consta de eslabones de acero de forma ovalada conectados entre sí. No soporta cargas de choque. La cadena está hecha de acero al carbono galvanizado.
1kN es aproximadamente igual a 100kg
Convertidor de longitud y distancia Convertidor de masa Convertidor de volumen a granel y de alimentos Convertidor de área Convertidor de volumen y unidades en recetas culinarias Convertidor de temperatura Convertidor de presión, estrés mecánico, Módulo de Young Convertidor de energía y trabajo Convertidor de potencia Convertidor de fuerza Convertidor de tiempo Convertidor velocidad lineal Convertidor de números de eficiencia térmica y eficiencia de combustible de ángulo plano a varios sistemas notación Convertidor de unidades de medida de cantidad de información Tipos de cambio Dimensiones ropa de mujer y zapatos Tallas de ropa y calzado de hombre Convertidor de velocidad angular y de velocidad de rotación Convertidor de aceleración Convertidor de aceleración angular Convertidor de densidad Convertidor de volumen específico Convertidor de momento de inercia Convertidor de par Convertidor de par Convertidor de calor específico de combustión (en masa) Convertidor de densidad de energía y calor específico de combustión de combustible (en masa) Convertidor de diferencia de temperatura Convertidor de coeficiente de expansión térmica Convertidor de resistencia térmica Convertidor de conductividad térmica Convertidor de capacidad calorífica específica Convertidor de potencia de exposición a energía y radiación térmica Convertidor de densidad de flujo de calor Convertidor de coeficiente de transferencia de calor Convertidor de caudal volumétrico Convertidor de caudal másico Convertidor de caudal molar Convertidor de densidad de flujo de masa Convertidor de concentración molar Convertidor de masa concentración en solución Convertidor de viscosidad dinámica (absoluta) Convertidor de viscosidad cinemática Convertidor de tensión superficial Convertidor de permeabilidad de vapor Convertidor de permeabilidad de vapor y tasa de transferencia de vapor Convertidor de nivel de sonido Convertidor de sensibilidad del micrófono Convertidor de nivel de presión sonora (SPL) Nivel de presión sonora Convertidor con presión de referencia seleccionable Convertidor de brillo Convertidor de intensidad luminosa Convertidor de iluminación Convertidor de resolución a gráficos por computadora Convertidor de frecuencia y longitud de onda. potencia óptica en dioptrías y distancia focal Potencia óptica en dioptrías y aumento de lente (×) Convertidor carga electrica Convertidor de densidad de carga lineal Convertidor de densidad de carga superficial Convertidor de densidad de carga volumétrica Convertidor corriente eléctrica Convertidor de densidad de corriente lineal Convertidor de densidad de corriente superficial Convertidor de tensión campo eléctrico Convertidor de voltaje y potencial electrostático resistencia electrica Convertidor de resistividad eléctrica Convertidor de conductividad eléctrica Convertidor de conductividad eléctrica Capacidad eléctrica Convertidor de inductancia Convertidor de calibre de cable americano Niveles en dBm (dBm o dBmW), dBV (dBV), vatios y otras unidades Convertidor de fuerza magnetomotriz Convertidor de intensidad de campo magnético Convertidor de flujo magnético Convertidor de inducción magnética Radiación. Convertidor de tasa de dosis absorbida de radiación ionizante Radiactividad. Convertidor de desintegración radiactiva Radiación. Convertidor de dosis de exposición Radiación. Convertidor de dosis absorbida Convertidor de prefijos decimales Transferencia de datos Convertidor de unidades de procesamiento de imágenes y tipografía Cálculo del convertidor de unidades de volumen de madera masa molar Tabla periódica elementos quimicos D. I. Mendeleev
1 kilogramo-fuerza [kgf] = 0,00980664999999998 kilonewton [kN]
Valor inicial
Valor convertido
newton exanewton petanyewton teranewton giganewton meganewton kilonewton hectonewton decanewton centinewton milinewton micronewton nanonewton piconewton femtonewton attonewton dina julio por metro julio por centímetro gramo-fuerza kilogramo-fuerza tonelada-fuerza (corto) tonelada-fuerza (largo) tonelada-fuerza (métrico) kilolibra -fuerza kilolibra-fuerza libra-fuerza onza-fuerza libra-pie por seg² gramo-fuerza kilogramo-fuerza pared fuerza-gravedad miligrav-fuerza unidad atómica fortaleza
Conductividad eléctrica
Más sobre fuerza
información general
En física, la fuerza se define como un fenómeno que cambia el movimiento de un cuerpo. Puede ser el movimiento de todo el cuerpo o de sus partes, por ejemplo, durante la deformación. Si, por ejemplo, levantas una piedra y luego la sueltas, caerá porque la fuerza de gravedad la atrae hacia el suelo. Esta fuerza cambió el movimiento de la piedra: de un estado de calma pasó a un movimiento acelerado. Al caer, la piedra doblará la hierba hasta el suelo. Aquí, una fuerza llamada peso de la piedra cambió el movimiento de la hierba y su forma.
La fuerza es un vector, es decir, tiene una dirección. Si sobre un cuerpo actúan varias fuerzas al mismo tiempo, pueden estar en equilibrio si su suma vectorial es cero. En este caso el cuerpo está en reposo. La roca del ejemplo anterior probablemente rodará por el suelo después de la colisión, pero eventualmente se detendrá. En este momento, la fuerza de gravedad lo tirará hacia abajo y la fuerza de elasticidad, por el contrario, lo empujará hacia arriba. La suma vectorial de estas dos fuerzas es cero, por lo que la piedra está en equilibrio y no se mueve.
En el sistema SI, la fuerza se mide en newtons. Un newton es la suma vectorial de fuerzas que cambia la velocidad de un cuerpo de un kilogramo en un metro por segundo en un segundo.
Arquímedes fue uno de los primeros en estudiar las fuerzas. Estaba interesado en el efecto de las fuerzas sobre los cuerpos y la materia en el Universo y construyó un modelo de esta interacción. Arquímedes creía que si la suma vectorial de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo es igual a cero, entonces el cuerpo está en reposo. Posteriormente se demostró que esto no es del todo cierto y que los cuerpos en estado de equilibrio también pueden moverse con velocidad constante.
Fuerzas básicas en la naturaleza.
Son las fuerzas las que mueven los cuerpos o los obligan a permanecer en su lugar. Hay cuatro fuerzas principales en la naturaleza: la gravedad, la fuerza electromagnética, la fuerza fuerte y la fuerza débil. También se les conoce como interacciones fundamentales. Todas las demás fuerzas son derivadas de estas interacciones. Las interacciones fuertes y débiles afectan a los cuerpos del microcosmos, mientras que las influencias gravitacionales y electromagnéticas también actúan a grandes distancias.
Fuerte interacción
La más intensa de las interacciones es la fuerza nuclear fuerte. La conexión entre los quarks, que forman neutrones, protones y las partículas que los componen, surge precisamente debido a la fuerte interacción. El movimiento de los gluones, partículas elementales sin estructura, es causado por la interacción fuerte y se transmite a los quarks a través de este movimiento. Sin una interacción fuerte, la materia no existiría.
Interacción electromagnética
La interacción electromagnética es la segunda más grande. Ocurre entre partículas con cargas opuestas que se atraen y entre partículas con las mismas cargas. Si ambas partículas tienen carga positiva o negativa, se repelen. El movimiento de partículas que se produce es la electricidad, un fenómeno físico que utilizamos todos los días en la vida cotidiana y en tecnología.
Reacciones químicas, luz, electricidad, interacciones entre moléculas, átomos y electrones: todos estos fenómenos ocurren debido a la interacción electromagnética. Las fuerzas electromagnéticas impiden que un cuerpo sólido penetre en otro porque los electrones de un cuerpo repelen los electrones de otro cuerpo. Inicialmente se creía que las influencias eléctricas y magnéticas eran dos fuerzas diferentes, pero más tarde los científicos descubrieron que eran una variación de la misma interacción. La interacción electromagnética se puede ver fácilmente con un experimento simple: levantarse un suéter de lana por la cabeza o frotar el cabello con una tela de lana. La mayoría de los objetos tienen una carga neutra, pero frotar una superficie contra otra puede cambiar la carga en esas superficies. En este caso, los electrones se mueven entre dos superficies, siendo atraídos por electrones con cargas opuestas. Cuando hay más electrones en una superficie, la carga superficial general también cambia. El pelo que se "eriza" cuando una persona se quita el suéter es un ejemplo de este fenómeno. Los electrones de la superficie del cabello se sienten más atraídos por los átomos de la superficie del suéter que los electrones de la superficie del suéter se sienten atraídos por los átomos de la superficie del cabello. Como resultado, los electrones se redistribuyen, lo que genera una fuerza que atrae el cabello hacia el suéter. En este caso, el cabello y otros objetos cargados se sienten atraídos no sólo por superficies con cargas opuestas sino también neutras.
Interacción débil
La fuerza nuclear débil es más débil que la fuerza electromagnética. Así como el movimiento de los gluones provoca una fuerte interacción entre los quarks, el movimiento de los bosones W y Z provoca una interacción débil. Los bosones son partículas elementales emitidas o absorbidas. Los bosones W participan en la desintegración nuclear y los bosones Z no afectan a otras partículas con las que entran en contacto, sino que solo les transfieren impulso. Gracias a la interacción débil, es posible determinar la edad de la materia mediante datación por radiocarbono. La edad de un hallazgo arqueológico se puede determinar midiendo el contenido de isótopos de carbono radiactivos en relación con los isótopos de carbono estables en el material orgánico de ese hallazgo. Para ello, queman un pequeño fragmento previamente limpio de un objeto cuya edad debe determinarse y extraen así carbono, que luego se analiza.
Interacción gravitacional
La interacción más débil es la gravitacional. Determina la posición de los objetos astronómicos en el universo, provoca el flujo y reflujo de las mareas y hace que los cuerpos arrojados caigan al suelo. La fuerza gravitacional, también conocida como fuerza de atracción, atrae los cuerpos entre sí. Cuanto mayor es la masa corporal, más fuerte es esta fuerza. Los científicos creen que esta fuerza, como otras interacciones, surge debido al movimiento de partículas, los gravitones, pero hasta ahora no han podido encontrar tales partículas. El movimiento de los objetos astronómicos depende de la fuerza de la gravedad y la trayectoria del movimiento se puede determinar conociendo la masa de los objetos astronómicos circundantes. Fue con la ayuda de tales cálculos que los científicos descubrieron Neptuno incluso antes de ver este planeta a través de un telescopio. La trayectoria de Urano no podía explicarse por las interacciones gravitacionales entre los planetas y las estrellas conocidas en ese momento, por lo que los científicos supusieron que el movimiento estaba bajo la influencia de la fuerza gravitacional de un planeta desconocido, lo que luego se demostró.
Según la teoría de la relatividad, la fuerza de la gravedad cambia el continuo espacio-tiempo: el espacio-tiempo de cuatro dimensiones. Según esta teoría, el espacio está curvado por la fuerza de la gravedad, y esta curvatura es mayor cerca de los cuerpos con mayor masa. Esto suele ser más notorio cerca de cuerpos grandes como los planetas. Esta curvatura ha sido probada experimentalmente.
La fuerza de gravedad provoca una aceleración en los cuerpos que vuelan hacia otros cuerpos, por ejemplo, al caer a la Tierra. La aceleración se puede encontrar utilizando la segunda ley de Newton, por lo que se conoce para planetas cuya masa también se conoce. Por ejemplo, los cuerpos que caen al suelo caen con una aceleración de 9,8 metros por segundo.
Flujos y reflujos
Un ejemplo del efecto de la gravedad es el flujo y reflujo de las mareas. Surgen debido a la interacción de las fuerzas gravitacionales de la Luna, el Sol y la Tierra. A diferencia de los sólidos, el agua cambia fácilmente de forma cuando se le aplica fuerza. Por tanto, las fuerzas gravitacionales de la Luna y el Sol atraen el agua con más fuerza que la superficie de la Tierra. El movimiento del agua causado por estas fuerzas sigue el movimiento de la Luna y el Sol en relación con la Tierra. Estos son los flujos y reflujos, y las fuerzas que surgen son fuerzas de marea. Como la Luna está más cerca de la Tierra, las mareas están más influenciadas por la Luna que por el Sol. Cuando las fuerzas de marea del Sol y la Luna están igualmente dirigidas, se produce la marea más alta, llamada marea viva. Marea más baja, cuando las fuerzas de marea actúan en diferentes direcciones, se llama cuadratura.
La frecuencia de las mareas depende de la ubicación geográfica de la masa de agua. Las fuerzas gravitacionales de la Luna y el Sol atraen no solo el agua, sino también la propia Tierra, por lo que en algunos lugares se producen mareas cuando la Tierra y el agua son atraídos en la misma dirección, y cuando esta atracción ocurre en direcciones opuestas. En este caso, el flujo y reflujo de la marea se produce dos veces al día. En otros lugares esto sucede una vez al día. Las mareas dependen de la costa, de las mareas oceánicas de la zona y de las posiciones de la Luna y el Sol, así como de la interacción de sus fuerzas gravitacionales. En algunos lugares, las mareas altas ocurren una vez cada pocos años. Dependiendo de la estructura de la costa y la profundidad del océano, las mareas pueden afectar las corrientes, las tormentas, los cambios en la dirección y fuerza del viento y los cambios en la presión atmosférica. Algunos lugares utilizan relojes especiales para determinar la próxima marea alta o baja. Una vez que los configuras en un lugar, debes configurarlos nuevamente cuando te mudas a otro lugar. Estos relojes no funcionan en todas partes, ya que en algunos lugares es imposible predecir con precisión la próxima marea alta y baja.
El poder del agua en movimiento durante el flujo y reflujo de las mareas ha sido utilizado por el hombre desde la antigüedad como fuente de energía. Los molinos de marea consisten en un depósito de agua al que fluye agua durante la marea alta y se libera durante la marea baja. La energía cinética del agua impulsa la rueda del molino y la energía resultante se utiliza para realizar trabajos, como moler harina. Hay una serie de problemas con el uso de este sistema, como los medioambientales, pero a pesar de ello, las mareas son una fuente de energía prometedora, fiable y renovable.
Otros poderes
Según la teoría de las interacciones fundamentales, todas las demás fuerzas de la naturaleza son derivadas de las cuatro interacciones fundamentales.
Fuerza de reacción normal del suelo
Fortaleza reacción normal El soporte es la resistencia del cuerpo a la carga externa. Es perpendicular a la superficie del cuerpo y está dirigido contra la fuerza que actúa sobre la superficie. Si un cuerpo se encuentra sobre la superficie de otro cuerpo, entonces la fuerza de la reacción normal de apoyo del segundo cuerpo es igual a la suma vectorial de las fuerzas con las que el primer cuerpo presiona al segundo. Si la superficie es vertical a la superficie de la Tierra, entonces la fuerza de la reacción normal del soporte se dirige opuesta a la fuerza de gravedad de la Tierra y es igual a ella en magnitud. En este caso, su fuerza vectorial es cero y el cuerpo está en reposo o moviéndose a velocidad constante. Si esta superficie tiene una pendiente con respecto a la Tierra y todas las demás fuerzas que actúan sobre el primer cuerpo están en equilibrio, entonces la suma vectorial de la fuerza de gravedad y la fuerza de la reacción normal del soporte se dirige hacia abajo, y la primera el cuerpo se desliza a lo largo de la superficie del segundo.
Fuerza de fricción
La fuerza de fricción actúa paralela a la superficie del cuerpo y opuesta a su movimiento. Ocurre cuando un cuerpo se mueve a lo largo de la superficie de otro cuando sus superficies entran en contacto (fricción por deslizamiento o rodadura). La fuerza de fricción también surge entre dos cuerpos en reposo si uno se encuentra sobre la superficie inclinada del otro. En este caso, se trata de la fuerza de fricción estática. Esta fuerza se utiliza mucho en la tecnología y en la vida cotidiana, por ejemplo, cuando se mueven vehículos con ayuda de ruedas. La superficie de las ruedas interactúa con la carretera y la fuerza de fricción evita que las ruedas se deslicen sobre la carretera. Para aumentar la fricción, se colocan neumáticos de goma en las ruedas y, en condiciones de hielo, se colocan cadenas en los neumáticos para aumentar aún más la fricción. Por tanto, el transporte por carretera es imposible sin fricción. La fricción entre el caucho del neumático y la carretera proporciona controles normales en coche. La fuerza de fricción de rodadura es menor que la fuerza de fricción de deslizamiento seco, por lo que esta última se utiliza al frenar, lo que permite detener rápidamente el automóvil. En algunos casos, por el contrario, interfiere la fricción, ya que desgasta las superficies de fricción. Por lo tanto, se elimina o minimiza utilizando líquido, ya que la fricción líquida es mucho más débil que la fricción seca. Por este motivo, las piezas mecánicas, como la cadena de una bicicleta, suelen lubricarse con aceite.
Las fuerzas pueden deformar sólidos, así como cambiar el volumen de líquidos y gases y la presión en ellos. Esto ocurre cuando la fuerza se distribuye de manera desigual por todo un cuerpo o sustancia. Si una fuerza suficientemente grande actúa sobre un cuerpo pesado, se puede comprimir hasta formar una bola muy pequeña. Si el tamaño de la bola es menor que un cierto radio, entonces el cuerpo se convierte en un agujero negro. Este radio depende de la masa del cuerpo y se llama radio de Schwarzschild. El volumen de esta bola es tan pequeño que, comparado con la masa del cuerpo, es casi nulo. La masa de los agujeros negros se concentra en un espacio tan insignificante que tienen una enorme fuerza gravitacional que atrae a todos los cuerpos y la materia dentro de un radio determinado del agujero negro. Incluso la luz es atraída por un agujero negro y no se refleja en él, razón por la cual los agujeros negros son verdaderamente negros y reciben el nombre correspondiente. Los científicos creen que grandes estrellas al final de su vida se convierten en agujeros negros y crecen, absorbiendo objetos circundantes dentro de un radio determinado.
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