COHETE A BASE DE AGUA

Características y leyes generales

La hidrodinámica o fluidos en movimientos presenta varias características que pueden ser descritas por ecuaciones matemáticas muy sencillas. Entre ellas:
Ley de Torricelli: si en un recipiente que no está tapado se encuentra un fluido y se le abre al recipiente un orificio la velocidad con que caerá ese fluido será:

La otra ecuación matemática que describe a los fluidos en movimiento es el número de Reynolds:

donde d es la densidad v la velocidad D es el diámetro del cilindro y n es la viscosidad dinámica.

Caudal

Artículo principal: Caudal (fluido).

El caudal o gasto es una de las magnitudes principales en el estudio de la hidrodinámica. Se define como el volumen de líquido que fluye por unidad de tiempo . Sus unidades en el Sistema Internacional son los m³/s y su expresión matemática:

Esta fórmula nos permite saber la cantidad de líquido que pasa por un conducto en cierto intervalo de tiempo o determinar el tiempo que tardará en pasar cierta cantidad de líquido.

Principio de Bernoulli

Artículo principal: Principio de Bernoulli.

El principio de Bernoulli es una consecuencia de la conservación de la energía en los líquidos en movimiento. Establece que en un líquido incompresible y no viscoso, la suma de la presión hidrostática, la energía cinética por unidad de volumen y la energía potencial gravitatoria por unidad de volumen, es constante a lo largo de todo el circuito. Es decir, que dicha magnitud toma el mismo valor en cualquier par de puntos del circuito. Su expresión matemática es:

donde es la presión hidrostática, la densidad, la aceleración de la gravedad, la altura del punto y la velocidad del fluido en ese punto. Los subíndices 1 y 2 se refieren a los dos puntos del circuito.
La otra ecuación que cumplen los fluidos no compresibles es la ecuación de continuidad, que establece que el caudal es constante a lo largo de todo el circuito hidráulico:

donde es el área de la sección del conducto por donde circula el fluido y su velocidad media.

Fluidos compresibles

En el caso de fluidos compresibles, donde la ecuación de Bernouilli no es válida, es necesario utilizar la formulación más completa de Navier y Stokes. Estas ecuaciones son la expresión matemática de la conservación de masa y de cantidad de movimiento. Para fluidos compresibles pero no viscosos, también llamados fluidos coloidales, se reducen a las ecuaciones de Euler.

HIDRODINÁMICA

Para el estudio de la hidrodinámica normalmente se consideran tres aproximaciones importantes:

• Que el fluido es un líquido incompresible, es decir, que su densidad no varía con el cambio de presión, a diferencia de lo que ocurre con los gases.
• Se considera despreciable la pérdida de energía por la viscosidad, ya que se supone que un líquido es óptimo para fluir y esta pérdida es mucho menor comparándola con la inercia de su movimiento.
• Se supone que el flujo de los líquidos es en régimen estable o estacionario, es decir, que la velocidad del líquido en un punto es independiente del tiempo.

La hidrodinámica tiene numerosas aplicaciones industriales, como diseño de canales, construcción de puertos y presas, fabricación de barcos, turbinas, etc.
Daniel Bernoulli fue uno de los primeros matemáticos que realizó estudios de hidrodinámica.

Óptica.

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Campos eléctricos.

El campo eléctrico es un campo físico que es representado mediante un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica. Matemáticamente se describe como un campo vectorial en el cual una carga eléctrica puntual de valor sufre los efectos de una fuerza eléctrica dada por la siguiente ecuación:

En los modelos relativistas actuales, el campo eléctrico se incorpora, junto con el campo magnético, en campo tensorial cuadridimensional, denominado campo electromagnético

Electrostática.

La electrostática es la rama de la fisica que estudia los efectos mutuos que se producen entre los cuerpos como consecuencia de su carga eléctrica, es decir, el estudio de las cargas eléctricas en reposo, sabiendo que las cargas puntuales son cuerpos cargados cuyas dimensiones son despreciables frente a otras dimensiones del problema. La carga eléctrica es la propiedad de la materia responsable de los fenómenos electrostáticos, cuyos efectos aparecen en forma de atracciones y repulsiones entre los cuerpos que la poseen.

Magnetismo.

El magnetismo es un fenómeno físico por el que los objetos ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales. Hay algunos materiales conocidos que han presentado propiedades magnéticas detectables fácilmente como el níquel, hierro, cobalto y sus aleaciones que comúnmente se llaman imanes. Sin embargo todos los materiales son influidos, de mayor o menor forma, por la presencia de un campo magnético.

Electromagnetismo.

El electromagnetismo es una rama de la física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría.
El electromagnetismo describe los fenómenos físicos macroscópicos en los cuales intervienen cargas eléctricas en reposo y en movimiento, usando para ello campos eléctricos y magnéticos y sus efectos sobre las sustancias sólidas, líquidas y gaseosas. Por ser una teoría macroscópica, es decir, aplicable sólo a un número muy grande de partículas y a distancias grandes respecto de las dimensiones de éstas, el electromagnetismo no describe los fenómenos atómicos y moleculares, para los que es necesario usar la mecánica cuántica.

Problemas visuales.

Los principales problemas de refracción visual son: - Miopía. Se presenta cuando los rayos de luz se enfocan delante de la retina y no directamente sobre ella, haciendo que los objetos cercanos se vean fácilmente, pero los lejanos sean difíciles de distinguir. Este problema se debe a una deformación del globo ocular, que se presenta alargado o porque el cristalino tiene una distancia focal menor a la normal y se corrige con lentes cóncavos que alargan la distancia focal o con cirugía refractiva. - Hipermetropía, cuando lo rayos de luz proyectan la imagen en un punto detrás de la retina, haciendo que los objetos cercanos se vean borrosos. Este problema es provocado por una córnea o cristalino con poca curvatura o porque el eje anteroposterior del ojo es más corto. Se compone con lentes convexos que son más gruesos en el centro que en los bordes y acortan la distancia focal o con cirugía refractiva. Astigmatismo , ocurre cuando hay una deformación en varias partes de la córnea, la membrana trasparente que cubre al ojo, ocasionando que no se forme un foco sobre la retina, sino una imagen confusa generalmente incompleta o distorsionada. Los lentes que corrigen este problema son los cilíndricos, que encauzan los rayos de luz hacia un punto focal único. También se corrige con cirugía refractiva. Este problema ocasiona dolores en los ojos y cabeza y mucha fatiga visual. Otros problemas que afectan la visión son: La presbiopía o presbicia. También se le conoce como “vista cansada” y se desarrolla con la edad. Es provocada por el endurecimiento de los cristalinos, que pierden algo de elasticidad. Generalmente se empieza a manifestar a partir de los 40 años y la persona que lo padece tiene que alejar los objetos pequeños para poder verlos con claridad. Se corrige con anteojos para ver de cerca y/o con graduación diferente en cada ojo, que debe cambiarse regularmente hasta más o menos los 65 años de edad, cuando el problema generalmente ya no aumenta. Daltonismo o ceguera a los colores, es un padecimiento que impide a los conos de la retina distinguir todos los colores o ciertos tonos de color. La mayoría no distinguen entre el rojo y el verde y otras no pueden hacerlo entre tonos de azul y amarillo. Aunque no hay cura para esta deficiencia, si el problema se agrava, se pueden sugerir anteojos teñidos para distinguir entre los colores que se confunden. Ambliopía, también conocida como “síndrome del ojo perezoso u ojo vago", es la pérdida parcial de la visión de un ojo. En raras ocasiones este problema se puede presentar en los dos ojos, con signos muy claros de temblor o movimientos oculares involuntarios. Es ocasionado principalmente por la presencia de estrabismo y la fijación del ojo “normal”. Otra causa puede ser la anisometropía, o diferencia de graduación de un ojo a otro, lo que ocasiona un retraso de la capacidad visual del ojo defectuoso. También es ocasionado por cataratas congénitas. Estrabismo: Mejor conocido como “ojos bizcos”. Este padecimiento se caracteriza por la pérdida del paralelismo de los ojos, es decir que mientras uno de los ojos mira un objeto, el otro se desvía en otra dirección ocasionando en muchos casos un defecto estético llamativo. Esto se debe principalmente a la alteración de los músculos del ojo unida a una mala visión, es decir, un ojo se tuerce porque ve mal y ve mal porque se tuerce. El problema se corrige mediante el uso de lentes con cristales especiales, la oclusión del ojo desviado con parches, ejercicios musculares y en algunas cosas por medio de cirugía.

LA LUZ.

La luz es una radiación que se propaga en forma de ondas. Las ondas que se pueden propagar en el vacío se llaman ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS. La luz es una radiación electromagnética.

Características de las ondas electromagnéticas

Las ondas electromagnéticas se propagan en el vacío a la velocidad de 300000 km/s, que se conoce como "velocidad de la luz en el vacío" y se simboliza con la letra c (c = 300000 km/s).

                     CARACTERISTICAS DE LAS ONDAS.

La velocidad de la luz en el vacío no puede ser superada por la de ningún otro movimiento existente en la naturaleza. En cualquier otro medio, la velocidad de la luz es inferior.

La energía transportada por las ondas es proporcional a su frecuencia, de modo que cuanto mayor es la frecuencia de la onda, mayor es su energía.

Las ondas electromagnéticas se clasifican según su frecuencia como puede verse en el siguiente diagrama: