Varios temas de Fisica

1. Prof. Hugo D. Esparza C.

2. • 1. Unidad más pequeña de la materia
• 2. Todo está compuesto por átomos.
• 3. Contiene:
• Núcleo: protones (p+) y neutrones (+/- o n).
• 4. Existen 7 niveles de energía u orbitales donde pueden
situarse los electrones para girar alrededor del núcleo,
numerados del 1, el más interno o más cercano al núcleo
(el que tiene menor nivel de energía), al 7, el más
externo o más alejado del núcleo (el que tiene mayor
nivel de energía).

3. • 5. Estos niveles de energía corresponden al número
cuántico principal (n) y además de numerarlos de 1 a 7,
también se usan letras para denominarlos, partiendo con
la K. Así: K =1=2e-, L = 2=8e-, M = 3=18e-, N = 4=32e-,
O = 5=32e-, P = 6=18e-, Q = 7=8e-.

4. • 6. No son esféricos sino nubes.
• 7. Un átomo neutro tiene la misma cantidad de
electrones y de protones.
PARTICULA SIMBOLO DESCUBRIDO
R
AÑO CARGA MASA MAGNITUD
Electrón e- Joseph John
Thomson
1897 Negativa 9.11x10-28g -1.602x10-19C
Protón P+ Ernest
Rutherford
1919 positiva 1.672x10-27kg +1.602x10-19C
Neutrón n o +/- James
Chadwick
1932 neutro 1.674x10-27 0

5. • Energía: Capacidad que posee un cuerpo para realizar
un trabajo. Hay varios tipos de energía: E. eólica (aire),
E. calorífica, E. potencial, E. cinética, E. química, E.
magnética, E. potencial, E. hidráulica, etc.
1. Energía Endotérmica: Absorbe energía, ejm:
fotosíntesis
2. Energía Exotérmica: desprende energía, ejm explosión
nitroglicerina

6. • Distribuciones electrónicas:
• A. Modelo orbital basado en:
• 1. Dualidad onda-corpusculo de Louis Broglie (1924):
postula que el electron y toda particula material en
movimiento tienen un comportamiento ondulatorio.
• 2. Principio de incertidumbre de Heinsenberg (1927): es
imposible determinar simultaneamente y con exactitud la
posición y velocidad del electrón.

7. • B. Configuración electrónica: es la manera en que están
distribuidos los electrónes entre los distintos orbitales
atómicos.
• A su vez, cada nivel de energía o capa tiene sus
electrones repartidos en distintos subniveles, que
pueden ser de cuatro tipos: s, p, d, f. Ejm: Ca
(no.atomico=20)1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2

8. • Son siete las magnitudes fundamentales con sus
respectivas unidades, a las cuales se añaden dos
magnitudes complementarias con sus unidades:
• Magnitudes fundamentales Nombre Símbolo
Longitud metro m
Masa kilogramo Kg
Tiempo segundo s
Intensidad de corriente eléctrica amperio A
Temperatura absoluta kelvin K
Intensidad luminosa candela cd
Cantidad de materia mol mol
Magnitudes complementarias Nombre
Ángulo plano radián
Ángulo sólido estereorradián

9. • Otras magnitudes y sus unidades son derivadas de las
anteriores nueve:
Magnitud derivada Nombre Símbolo Expresión en unidades
básicas
Frecuencia hertz Hz s-1
Fuerza newton N m·kg·s-2
Presión pascal Pa m-1·kg·s-2
Energía joule J m2·kg·s-2
Potencia watt W m2·kg·s-3
carga eléctrica coulomb C s·A
Potencial eléctrico volt V m2·kg·s-3·A-1
Resistencia eléctrica ohm W m2·kg·s-3·A-2
Capacidad eléctrica farad F m-2·kg-1·s4·A2
Flujo magnético weber Wb m2·kg·s-2·A-1
Inducción magnética tesla T kg·s-2·A1
Inductancia henry H m2·kg s-2·A-2

10. • Las medidas directas son aquellas que se realizan con
un aparato de medida. Por ejemplo: medir una longitud
con una cinta métrica o tomar la temperatura con un
termómetro.
• Las medidas indirectas calculan el valor de la medida
mediante una fórmula matemática, previo cálculo de las
magnitudes que intervienen en la fórmula por medidas
directas. Un ejemplo sería calcular el volumen del aula a
partir de la medición directa de su largo, ancho y altura.

11. • Error absoluto es igual a la imprecisión que acompaña
a la medida. Nos da idea de la sensibilidad del aparato o
de la cuidadosas que han sido las mediciones.
Ejemplos: 5 Kg ± 0.3 Kg; 233 seg ± 5 seg.
• Error relativo es el cociente entre el error absoluto y
nuestra medición, expresado en porcentaje. Ejemplo: Si
cometemos un error absoluto de 0.2 metros en una
medición de 8 metros, nuestro error relativo sería
(0.2 ¸ 8) ´ 100 = 2.5% de error. Nuestra medición la
expresaríamos así: 8 metros ± 2.5%.

12. • Propiedad Química:
Es cualquier propiedad en que la materia cambia de
composición. Cuando se enfrenta una sustancia química a
distintos reactivos o condiciones experimentales puede o
no reaccionar con ellos. Las propiedades químicas se
determinan por ensayos químicos y están relacionadas con
la reactividad de las sustancias químicas.

13. Las principales propiedades químicas de la materia son:
Oxidación: Es todo proceso por el cual un átomo o
ión cede electrones.
Reducción: Es todo proceso por el cual un átomo o
ión gana electrones.
Combustión: Es todo proceso de oxidación rápida
que se produce con desprendimiento de calor y,
algunas veces, luz.

14. Esterificación: Es un proceso químico que se da
entre un ácido graso y un alcohol.
Hidrólisis: Es un proceso químico que involucra la
ruptura de una molécula o de un compuesto iónico
por acción del agua.
Saponificación: Es una hidrólisis de un triglicérido
(éster del glicerol) con una base fuerte, a través de la cual
se obtiene un jabón y se recupera el glicerol.

15. • Propiedades Físicas:
Son observados o medidas, sin requerir ningún
conocimiento de la reactividad o comportamiento químico
de la sustancia, sin alteración ninguna de su composición o
naturaleza química.

16. • La principales propiedades físicas
de la materia son :
• Textura: Es la capacidad que se determina por medio del
tacto donde se percibe la disposición el espacio de las
partículas de un cuerpo.
• Elasticidad: Capacidad de los cuerpos para deformarse
cuando se aplica una fuerza y de recuperar su forma
original al quitar la fuerza aplicada.
• Dureza: Es la resistencia que pone un material al ser
rayado

17. • Ductilidad: Es la propiedad de los materiales que se
pueden hacer hilos y alambres
• Maleabilidad: Es la capacidad de los metales para ser
laminas y poder hacer utensilios de cocina.
• Conductibilidad: Es la propiedad física que presentan
algunas sustancias al conducir electricidad y calor

18. • Temperatura: Es la medida de grado de agitación térmica
de las partículas de un cuerpo
• Punto de fusión
• Punto de ebullición
• Solubilidad: Es la capacidad que tienen las sustancias de
disolverse.
• Fragilidad: Es la propiedad física de ciertos cuerpos de
romperse sin que se deforme previamente.

19. • FECHA DE APORTACION: 1913 - 1915

20. • Emitió radiación al átomo de Hidrógeno para observar el
comportamiento del electrón en concreto con la distancia
a la que éstos se encuentran del núcleo.
• Los electrones no radian durante todo el tiempo en que
describen sus órbitas; solamente cuando el electrón salta
de una órbita a otra, más cercana del núcleo, lanza un
cuanto de luz, un fotón.

22. • Los distintos niveles de energía pueden concebirse como
órbitas diferentes. Bohr dedujo que cada nivel de energía
en un átomo es capaz de mantener sólo un cierto número
de electrones a la vez. El número máximo de electrones
en cualquier nivel de energía se determina según 2n2, en
donde n es igual al número del nivel de energía que esté
llenando:
• (n=1) 2x12 = 2 x 1 (2 electrones como máx. En el primer
nivel.
• (n=2) 2x22 = 2 x 4 (8 electrones como máx. en el segundo
nivel.

23. • 1) El electrón se puede mover solo en determinadas
orbitas caracterizadas por su radio
• 2) Cuando el electrón se encuentra en dichas órbitas, el
sistema no absorbe ni emite energía ( orbitas
estacionarias )
• 3) Al suministrarle al átomo energía externa, el electrón
puede pasar o "excitarse" a un nivel de energía superior,
correspondiente a una órbita de mayor radio

24. • 4) Durante la caída del electrón de un nivel de mayor
energía (más cercano del núcleo) a uno de menor
energía (más alejado del núcleo) se libera o emite
energía.
• 5) Al pasar el electrón de un nivel a otro se absorbe o se
libera un cuanto de energía cuyo valor está relacionado
con la frecuencia absorbida o emitida según: ∆E=hv
• Donde delta de E es la diferencia de energía entre los
niveles considerados

25. • Los electrones se mueven en órbitas en torno al núcleo,
como lo hacen los planetas alrededor del Sol.

26. • FECHA DE APORTACION: 1916

27. • El modelo atómico de Bohr funcionaba muy bien para el
átomo de hidrógeno, sin embargo, en los espectros
realizados para átomos de otros elementos se observaba
que electrones de un mismo nivel energético tenían
distinta energía, mostrando que existía un error en el
modelo.

29. • Planteó que los electrones no sólo se mueven en orbitales
circulares, sino también en forma elíptica, y que su orientación se
debe a la presencia de campos magnéticos. Este modelo afirmaba
que existen subniveles, lo que dio lugar al número cuántico azimutal,
que determina la forma de los orbitales.
• Es utilizado para poder determinar la forma de los orbitales, este
número es representado por la letra "l", sus valores van desde 0
hasta n-1.
• Entonces según estas correcciones se tiene que las órbitas:
• l = 0 se llamaran luego orbitales s o sharp
• l = 1 se llamaran p o principal.
• l = 2 se llamaran d o diffuse.
• l = 3 se llamaran f o fundamental.

31. • Distribuciones electrónicas:
• A. Modelo orbital basado en:
• 1. Dualidad onda-corpusculo de Louis Broglie (1924):
postula que el electron y toda particula material en
movimiento tienen un comportamiento ondulatorio.
• 2. Principio de incertidumbre de Heinsenberg (1927): es
imposible determinar simultaneamente y con exactitud la
posición y velocidad del electrón.

32. • B. Configuración electrónica: es la manera en que están
distribuidos los electrónes entre los distintos orbitales
atómicos.
• A su vez, cada nivel de energía o capa tiene sus
electrones repartidos en distintos subniveles, que
pueden ser de cuatro tipos: s, p, d, f. Ejm: Ca
(no.atomico=20)1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2

33. • Trabajo (W): la capacidad que tiene un cuerpo para
moverse una cierta distancia, en el instante en que se
aplica una fuerza paralela a la trayectoria del movimiento
generado.

34. • W = F x d
W=trabajo, expresado en joule (J)
F=fuerza paralela a la trayectoria del objeto bajo estudio
expresada en newton (N).
d=vector de desplazamiento cuya magnitud es la distancia
recorrida por el objeto expresada en metros (m).

35. • Problema No. 1
• ¿Qué trabajo se realiza si se aplica una fuerza de
12.877N a través de una distancia de 200cm?
• Energía: Capacidad que posee un cuerpo para realizar
un trabajo. Hay varios tipos de energía: E. eólica (aire),
E. calorífica, E. potencial, E. cinética, E. química, E.
magnética, E. potencial, E. hidráulica, etc.

36. • Coulomb observó que a mayor distancia entre dos
objetos cargados eléctricamente, menor es la magnitud
de la fuerza de atracción o repulsión.
• La magnitud de la fuerza eléctrica de atracción o
repulsión entre dos cargas puntuales q1 y q2, es
directamente proporcional al producto de las cargas e
inversamente proporcional al cuadrado de la distancia r
que la separa:

37. • F = (K) (q1q2/r2) (al vacío)
Donde:
F=Magnitud de la fuerza ejercida (Newtons N)
K=es la constante de proporcionalidad (9x109 Nm2/C2).
q=carga puntual (C).
r=distancia que los separa (m).

38. • La relación que existe entre la magnitud de la fuerza
eléctrica de dos cargas en el vacío y la magnitud de la
fuerza eléctrica de estas mismas cargas sumergidas en
algún medio o sustancia aislante recibe el nombre de
permitividad relativa o coeficiente dieléctrico, de dicho
medio o sustancia:
• r = F/F´
• r=permitividad relativa del medio
• F=Magnitud de la fuerza eléctrica entre las cargas en el
vacío en N.
• F´= Magnitud de la fuerza eléctrica entre las mismas
cargas colocadas en el medio en N.

39. Medio aislador Permitividad relativa r
Vacío 1
Aire 1.005
Gasolina 2.35
Aceite 2.8
Vidrio 4.7
Mica 5.6
Agua 80.5

40. • Problema No. 1
• Calcula la magnitud de la fuerza eléctrica entre dos
cargas cuyos valores son: q1=2x10-6, q2=4x10-6, al estar
separadas en el vacío por una distancia de 30cm (0.3m).
• Problema No. 2
• Una carga de 5C se encuentra en el aire a 20cm de
otra carga de -2C como se aprecia a continuación:

41. • Calcula:
• ¿Cuál es la magnitud de la fuerza F1 ejercida por q2 sobre q1?
• ¿La magnitud de la Fuerza F2 ejercida por q1 sobre q2 es igual o
diferente de F1?
• ¿Cuál será la magnitud de la fuerza eléctrica entre las cargas si
estuvieran sumergidas en agua?

42. • Es un movimiento de las cargas negativas a través de un
conductor.
• Hay dos tipos de corriente eléctrica:
• 1. Corriente continua o directa: se origina cuando el
campo eléctrica permanece constante, esto provoca que
los electrones se muevan siempre en el mismo sentido;
es decir, de negativo a positivo.

43. • 2. Corriente alterna: se origina cuando el campo eléctrico
cambia alternativamente de sentido, por lo que los
electrones oscilan a uno y otro lado del conductor, así,
en un instante el polo positivo cambia a negativo y
viceversa.

44. • I = q / t
• I=intensidad de la corriente eléctrica en C/s=smpere=A.
• q=carga eléctrica que pasa por cada sección de un
conductor en Coulombs (C).
• t=Tiempo que tarda en pasar la carga q en segundos (s).

45. • Problema No. 1
• Calcula cuántos electrones pasan cada segundo por una
sección de un alambre conductor que tiene una
intensidad de corriente de 5 A, sabiendo que
1C=6.24x1018
• Problema No. 2
• La intensidad de la corriente eléctrica en un circuito es
de 13mA. ¿Cuánto tiempo se requiere para que circulen
por el circuito 120 Coulombs? Expresa el resultado en
horas. 1mA=1x10-3A

46. • La intensidad de la corriente eléctrica que pasa por un
conductor en un circuito es directamente proporcional a
la diferencia de potencial aplicado a sus extremos e
inversamente proporcional a la resistencia del conductor:
• I = V/R
• I=Intensidad de la corriente que circula por el conductor
en amperes (A).
• V=Diferencia de potencial aplicado a los extremos del
conductor en volts (V).
• R=Resistencia del conductor en ohm (Ω).

47. • Problema No. 1
• Determina la intensidad de la corriente eléctrica a través
de una resistencia de 30Ω al aplicarle una diferencia de
potencial de 90V.
• Problema No. 2
• Un alambre conductor deja pasar 6 A al aplicarle una
diferencia de potencial de 110V. ¿Cuál es el valor de su
resistencia?

48. • La potencia eléctrica es la rapidez con que un dispositivo que
emplea energía eléctrica realiza un trabajo; también se
interpreta como la energía que consume una máquina o
cualquier dispositivo eléctrico en un segundo.
• P = T / t o P = VI o P = I2R
• P=Potencia (Watts)
• T=Trabajo (Joule J)
• t=tiempo (tiempo (s)).
• V=Diferencia de potencial (Volts)
• I=intensidad de la corriente en ampere (A)
• R=Resistencia del conductor en ohm (Ω)
• Recuerda que: joule=watt x segundo

49. • Problema No. 1
• Obtén la potencia eléctrica de un tostador de pan cuya
resistencia es de 40ohm y por ella circula una corriente
de 3 A.
• Problema No. 2
• Calcula:
• ¿Qué potencia eléctrica desarrolla una parrilla que recibe una
diferencia de potencial de 120V y por su resistencia circula una
corriente de 6 A?
• La energía eléctrica consumida en kW-h, al encontrarse
encendida la parrilla durante 45min?
• ¿Cuál es el costo del consumo de energía eléctrica de la parrilla si
el precio de 1kW-h es de 80 centavos?

50. • Cuando circula corriente eléctrica en un conductor, parte
de la energía cinética de los electrones se transforma en
calor y eleva la temperatura de dicho conductor, con lo
cual se origina el fenómeno que recibe el nombre de
efecto Joule.

51. • La ley de Joule indica que: El calor que produce una
corriente eléctrica al circular por un conductor es
directamente proporcional al cuadrado de la intensidad
de la corriente, a la resistencia y al tiempo que dura
circulando la corriente.
• Q = 0.24I2 Rt
• Q=calor producido (calorías).
• I=intensidad de la corriente en ampere (A)
• R=Resistencia del conductor en ohm (Ω)
• t=tiempo (s)
• Recuerda que: 1 joule de trabajo = 0.24 calorías de
energía calorifica.

52. • E = I2 Rt
• E= Energía consumida (J)
• I= intensidad de la corriente en ampere (A)
• R= Resistencia del conductor en ohm (Ω)
• t=tiempo (s)

53. • Problema No. 1
• Por la resistencia de 30ohm de una plancha eléctrica
circula una corriente de 4 A al estar conectada a una
diferencia de potencial de 120V. ¿Qué cantidad de calor
produce en cinco minutos?
• Problema No. 2
• Un radiador eléctrico tiene una resistencia eléctrica de
40ohm y por ésta circula una intensidad de corriente
eléctrica de 3 A durante 30min. ¿Cuánta energía
consume expresada en joules?

54. • La magnetostática es la parte de la física que se encarga
de estudiar los fenómenos relativos a los imanes y a las
masas magnéticas en estado de reposo. También, se le
llama simplemente magnetismo.
• Imán: es un material que tiene la capacidad de producir
un campo magnético en su exterior, el que es capaz de
atraer al hierro, así como también al níquel y al cobalto.

55. Propiedades físicas entre enlaces iónicos y covalentes: