LOS EFECTOS DEL CALOR EN LOS MATERIALES

GENERACIÓN DEL CALOR

En muchas ocasiones sentimos que esta haciendo demasiado calor y pensamos que deberíamos ir a nadar o a comprar un helado, pero ¿Pero sabemos que es el calor?. Cuando dos cuerpos que están a diferentes temperaturas se ponen en contacto entre si, hay una transferencia de energía del objeto mas caliente al mas frío, y no a la inversa, hasta alcanzar el equilibrio que se produce cuando ambos cuerpos tienen la misma temperatura. se transfiere de tal forma que después de cierto tiempo alcanzan una misma temperatura, a este fenómeno se le llama equilibrio térmico.

Nuestros antepasados ante las bajas temperaturas, tuvieron que buscar formas para regular la temperatura de sus cuerpos, en donde el descubrimiento del fuego les permitió ademas de calentarse y protegerse del clima frío, obtener otros beneficios que en la actualidad los podemos identificar en diversas acciones y actividades de nuestra vida, al cocinar como principal ejemplo. 

 Aproximadamente en el año 2500 a. c., utilizando el fuego, el ser humano comenzó a extraer metales de los minerales que les favoreció para la construcción de armas y utensilios. Ya en nuestra era, en el siglo XVII, el hombre uso por primera vez el vapor generado del fuego para mover maquinaria, lo que dio origen al periodo histórico conocido como Revolución industrial. 

EL CALOR es la transferencia de energía de un cuerpo a otro debido a que hay una diferencia de temperatura entre ambos.  El calor sirve además para generar movimiento, durante la revolución Industrial se inventaron distintas máquinas que funcionaban con el vapor producido al calentar agua, donde la mas representativa maquina en esta época fue la locomotora que funcionaba con vapor. 

Es importante y necesario que hablemos de la transferencia del calor entre los cuerpos, la cual se realiza de tres formas diferentes:

1. CONDUCCIÓN. Es el proceso mediante el cual el calor se transfiere directamente a través de un material, sin ningún movimiento neto del material. Por ejemplo, si acercas una varilla de metal a una flama, el calor que la flama emite se conduce al metal y este a tu mano.
2. RADIACIÓN. Es el proceso por el que los cuerpos emiten energía que puede propagarse por el vacío. La energía radiante se transforma mediante ondas electromagnéticas. Por ejemplo, por la radiación nos llega el calor del sol, así como también por la radiación podemos sentir el calor que se desprende de un foco encendido si acercamos la mano.
3. CONVECCIÓN. Es el proceso por el cual el calor se transfiere a través de un fluido por el movimiento del mismo. Por ejemplo, cuando se pone a calentar un recipiente con agua, esta al calentarse en la parte inferior se dilata y disminuye su densidad, por lo cual el agua caliente asciende y transforma así el calor de la parte inferior a la parte superior, generando un movimiento interno de las partículas.

El calor ademas de generar movimiento, también produce cambios en los materiales y las cosas, en donde los materiales modificaban su estado físico al aplicarles calor y ademas de que las propiedades de los alimentos cambian al cocinar. Otro efecto del calor es la DILATACIÓN.  

LA DILATACIÓN, es el aumento de tamaño de un material al calentarse. Por ejemplo en las banquetas existe unas pequeñas ranuras y en las vías del tren  un espacio entre los rieles, esto evita que al dilatarse los materiales choquen  y se fracturen.

En la mayoría de los materiales se expanden cuando su temperatura aumenta, y se contraen cuando la temperatura disminuye. Esto ocurre porque al calentarse las moléculas se mueven más rápido y ocupan mayor espacio y esto hace que el cuerpo se expanda y cuando se enfría, las moléculas se mueven más lento y los materiales se contraen.

Explora, analiza y visualiza el siguiente vídeo que habla del dinamismo que se puede aplicar al calor.

REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN DE LA LUZ

REFLEXIÓN DE LA LUZ

Te haz preguntado alguna vez.....¿por que las imágenes, los objetos y las cosas se reflejan en algunas superficies?, ¿en cual superficie se refleja más nuestra imagen?. Cuando te paras frente a un espejo puedes mirarte en él. Pero éste no es el único objeto en el que puedes ver tu imagen reflejada; esto también puede pasar en ventanas o puertas de vidrio, en la superficie del agua y en burbujas de jabón.

La luz es una forma de energía, la cual gracias a ella se puede observar el reflejo en un espejo, en superficie del agua o en un piso muy brillante. Esto se debe a un fenómeno llamado reflexión de la luz. 

Este fenómeno o acción que se produce en el campo de la luz y que para entenderlo hay que tener muy presente que dicha luz se caracteriza fundamentalmente porque cuenta con tres propiedades básicas. La primera de ellas es que se propaga en línea recta. La segunda es que se refleja cuando llega a cualquier superficie que sea reflectante y la tercera es que cambia de dirección en el momento que pasa de un medio a otro.

La REFLEXIÓN ocurre cuando los rayos del luz que inciden en una superficie chocan con ella, se desvían y regresan al medio del que salieron formando un angulo igual al de la luz incidente. De acuerdo a las características de los materiales que puedan reflejar la luz en mayor o menor proporción; nosotros percibimos la luz reflejada en ellos y es la razón de que podemos vernos.

 Dependiendo de las características de la superficie que se encarga de la separación, es posible distinguir entre dos tipos de reflexión de la luz.  estas son:

• La reflexión especular se produce si la superficie que genera el reflejo es lisa, lo que hace que los rayos que se reflejan sean paralelos a los incidentes. Esta es la reflexión que se desarrolla con un espejo, por ejemplo.
• La reflexión difusa, en cambio, ocurre cuando la imagen no logra conservarse, aunque sí se puede reflejar la energía. Cuando esto ocurre, los rayos reflejados no resultan paralelos a los incidentes ya que la superficie que refleja tiene irregularidades. Lo que se ve, por lo tanto, no es la imagen, sino una iluminación de la superficie.
  

Es decir, en este caso concreto lo que sucede es que, al no ser paralelos entre sí los rayos que se reflejan sobre la superficie irregular, lo que tengamos ante nuestros ojos sea una imagen totalmente borrosa.

Objetos como la madera, el plástico o con propiedades opacas reflejan poca luz, mientras que los espejos reflejan luz incidente con mayor intensidad.

A continuación observa y analiza el siguiente vídeo sobre los cambios de trayectoria de la luz  al reflejarse o refractarse en algunos materiales.

REFRACCIÓN DE LA LUZ

¿Porqué crees que sucede que las piernas de una persona parada en una alberca, se acortan? Cuando los rayos de luz inciden  sobre la superficie de un cuerpo transparente, como por ejemplo el agua, una parte de ellos se refleja, mientras que la otra se refracta.

La REFRACCIÓN  es el cambio de dirección que toman los rayos de luz al pasar de un medio a otro. Los lentes de contacto y la lupa son instrumentos que utilizan este fenómeno de aplicación.

Se denomina refracción luminosa al cambio que experimenta la dirección de propagación de la luz cuando atraviesa oblicuamente la superficie de separación de dos medios transparentes de distinta naturaleza. Las lentes, las máquinas fotográficas, el ojo humano y, en general, la mayor parte de los instrumentos ópticos basan su funcionamiento en este fenómeno óptico.

El fenómeno de la refracción va, en general, acompañado de una reflexión, más o menos débil, producida en la superficie que limita los dos medios transparentes. Al llegar la luz a esa superficie límite, en parte se refleja y en parte se refracta, lo cual implica que los haces reflejado y refractado tendrán menos intensidad luminosa que el rayo incidente. Dicho reparto de intensidad se produce en una proporción que depende de las características de los medios en contacto y del ángulo de incidencia respecto de la superficie límite. A pesar de esta circunstancia, es posible fijar la atención únicamente en el fenómeno de la refracción para analizar sus características.

Leyes de la refracción

•  Primera ley: El rayo incidente, la normal y el refractado se encuentran en un mismo plano.
• Segunda ley: Si un rayo incidente pasa de un medio a otro de mayor densidad, el rayo refractado se acerca a la normal. Pero, si pasa a otro de menor densidad, el rayo refractado se aleja de la normal. 

Elementos de la refracción

En toda refracción podemos distinguir los siguientes elementos:

•  Rayo incidente: es el rayo que incide sobre la superficie de ambos medios en forma oblicua.
• Rayo refractado: es el rayo que atraviesa el medio y cambia su dirección y velocidad.
• Normal: es la línea imaginaria perpendicular a la superficie
• Ángulo de incidencia (i). Es el ángulo que forman el rayo incidente y la normal.
• Ángulo de refracción (r). Es el ángulo que forman la normal y el rayo refractado.

El siguiente vídeo te ayudara a comprender mas a detalle sobre el tema:

¿Qué es la fricción?

Ciencias Naturales Bloque 4

LA FRICCIÓN

Proviene del latín frictio, el término fricción deriva de friccionar. Este verbo refiere a frotar, restregar o rozar algo. Se conoce como fuerza de fricción a la que realiza una oposición al desplazamiento de una superficie sobre otra, o a aquélla opuesta al comienzo de un movimiento.

La fricción implica la acción y el resultado de friccionar, lo cual supone frotar con fuerza y restregar también con mucho ímpetu un material o una parte del cuerpo, entre otras posibilidades. La fricción, como fuerza, se origina por las imperfecciones entre los objetos que mantienen contacto, las cuales pueden ser minúsculas, y generan un ángulo de rozamiento.
Existen dos tipos de fricciones, por un lado, la fricción estática , se trata de la resistencia a superar para así poner en marcha a un cuerpo respecto de otro con el cual se halla en contacto; y por otra parte la fricción dinámica implica una resistencia de magnitud constante que contraría al movimiento, una vez que el mismo ya se echó a andar. Es decir, la fricción estática actuará a instancias de los cuerpos en reposo relativo, mientras que la dinámica hará lo propio cuando los cuerpos ya se hallen en movimiento.

CAUSAS Y EFECTOS DE LA FRICCIÓN

Es un hecho que no sería posible caminar sin la fuerza de roce,por ejemplo alguna vez haz experimentado lo difícil que es caminar en un piso pulido , húmedo, en este caso la poca fricción hace entre si que la persona resbale. 

Esta acción es tan común en nuestra vida cotidiana que sus causas son muchas, además de que los efectos pueden ocasionar un beneficio o en otros consecuencias que pueden ser aprovechadas en diversas actividades humanas. Dentro de los factores que causan la fricción esta:

• Las irregularidades de la superficies en contacto.
• Entre mayor áspera es la superficie es mayor la fricción.
• El peso de las superficies en contacto.

 Una ventaja en el deporte es por ejemplo en el patinaje sobre hielo, o en actividades sobre la nieve, ya que se aprovecha la capacidad para resbalarse con gran agilidad y rapidez sobre el hielo. 

Otro beneficio es los frenos de un coche, bicicleta, etc. donde este roce hace que funcionen el detener las ruedas de estos medios de transporte. También se puede encender un cerillo o fogata mediante el rozamiento de los cuerpos. Nos permite caminar o correr al practicar un deporte, escribir y borrar de nuestro lápiz.

También la fricción ocasiona desventajas donde se considera un efecto nocivo debido a que aumenta el trabajo de las maquinas. por el efecto de este rozamiento de cuerpos los motores de los automóviles tienen un periodo de vida útil, a pesar de que se le brinda mantenimiento mediante la lubricación del aceite que permite que el desgaste que sufren los pistones del motor se disminuya, al realizar cambios de aceite de los motores de los carros. 

También podemos comentar que la fricción realiza un desgaste en la ropa y en las piezas metálicas al generar calor. El desgaste de las llantas de tu bicicleta, las llantas de una camioneta se desgastan con la fricción. 

El siguiente vídeo nos mostrara las ventajas y desventajas que presenta los efectos de la fricción con mayor ilustración.