Trabajo Práctico de Física Biológica

Trabajo Práctico de Física Biológica

Autor Agustín Retta

Estructura del ojo humano

El ojo es un órgano que detecta la luz y es la base del sentido de la vista. Se compone de un sistema sensible a los cambios de luz, capaz de transformar éstos en impulsos eléctricos.

El ojo humano funciona de forma muy similar al de la mayoría de los vertebrados y algunos moluscos; posee una lente llamada cristalino que es ajustable según la distancia, un diafragma que se llama pupila cuyo diámetro está regulado por el iris y un tejido sensible a la luz que es la retina. La luz penetra a través de la pupila, atraviesa el cristalino y se proyecta sobre la retina, donde se transforma gracias a unas células llamadas fotorreceptoras en impulsos nerviosos que son trasladados a través del nervio óptico al cerebro.

Su forma es aproximadamente esférica, mide 2,5 cm de diámetro y está lleno de un gel transparente llamado humor vítreo que rellena el espacio comprendido entre la retina y el cristalino.

En la porción anterior del ojo se encuentran dos pequeños espacios: la cámara anterior que está situada entre la córnea y el iris, y la cámara posterior que se ubica entre el iris y el cristalino. Estas cámaras están llenas de un líquido que se llama humor acuoso, cuyo nivel de presión llamado presión intraocular es muy importante para el correcto funcionamiento del ojo.

Para que los rayos de luz que penetran en el ojo se puedan enfocar en la retina, se deben refractar. La cantidad de refracción requerida depende de la distancia del objeto al observador. Un objeto distante requerirá menos refracción que uno más cercano. La mayor parte de la refracción ocurre en la córnea, que tiene una curvatura fija. Otra parte de la refracción requerida se da en el cristalino. El cristalino puede cambiar de forma, aumentando o disminuyendo así su capacidad de refracción. Al envejecer, el ser humano va perdiendo esta capacidad de ajustar el enfoque, deficiencia conocida como presbicia o vista cansada.

El órgano de la visión está compuesto por los párpados, los globos oculares, el aparato lagrimal y los músculos oculares externos. La visión binocular, con la participación de ambos ojos, permite apreciar las imágenes en tres dimensiones.

El globo ocular mide unos 25 mm de diámetro y se mantiene en su posición gracias a los músculos extraoculares. Su pared está compuesta de tres capas:

La capa externa, que incluye la esclerótica (espesa, resistente y de color blanco) y en la parte anterior la córnea transparente.

La capa media, incluye coroides, que contiene abundantes vasos sanguíneos, y el tejido conjuntivo del cuerpo ciliar y el iris.

La capa interna se llama retina, en la que se encuentran las células sensibles a la luz (los bastones y los conos), recubiertas por una lámina externa de células epiteliales cúbicas que contienen melanina. Externamente, la retina descansa sobre la coroides; internamente, está en contacto con el humor vítreo.

 

Embriología

El ojo se forma por la fusión de varias estructuras que proceden de tejidos embrionarios distintos. La retina es un derivado del prosencéfalo (cerebro anterior) y por tanto forma parte del sistema nervioso central, mientras que la córnea y el cristalino proceden del ectodermo superficial.

Los primeros signos del futuro ojo se observan de forma muy temprana en el embrión, pues son visibles a finales de la tercera semana o principios de la cuarta, aproximadamente en el día 22.6 5 La retina se forma a partir de dos vesículas ópticas que nacen directamente de la porción anterior del cerebro primitivo, llamada prosencéfalo, al que están conectadas mediante los tallos ópticos. Estas dos vesículas se van aproximando poco a poco a la superficie y sufren una invaginación en la parte anterior, pasando de ser esféricas a tener forma de copa, dando origen al cáliz óptico que tiene doble pared por el plegamiento sufrido. La pared interna que recubre el interior del cáliz óptico, dará lugar a la retina, mientras que la pared externa formará la lámina de células epiteliales ricas en melanina.

El ectodermo superficial que entra en contacto con la parte anterior del cáliz óptico sufre un espesamiento, formando la placa cristalina, que se invagina y da origen a la vesícula cristalina, la cual es el germen del futuro cristalino. A partir de la quinta semana del desarrollo, la vesícula cristalina pierde contacto con el ectodermo superficial y se dispone cubriendo el orificio del cáliz óptico. Cuando la vesícula cristalina se separa, esta misma zona del ectodermo se espesa de nuevo, para formar la córnea.

Polo anterior

Esquema del flujo del humor acuoso en el polo anterior del ojo

La parte anterior del globo ocular está cubierta por la córnea, una estructura transparente y resistente que carece de vasos sanguíneos.

Alrededor de la córnea está la conjuntiva. Por detrás de la córnea se halla la cámara anterior, limitada por el iris y la pupila. Detrás del iris y la pupila se encuentra la cámara posterior, el cuerpo ciliar y el cristalino.

La cámara anterior y la cámara posterior son dos pequeños espacios separados por el iris y conectados por la pupila que están llenos de un líquido transparente, el humor acuoso. El humor acuoso humedece el cristalino, garantiza su nutrición y contribuye a mantener la forma de la porción anterior del ojo.

El iris está formado por dos músculos que controlan la dilatación y la contracción de la pupila. El color del iris depende de la transparencia del estoma y de la cantidad de pigmento que contiene. Cuando el pigmento es escaso, los ojos son azules, mientras que cuando hay una cantidad mayor se aprecian matices verdes o castaños.

El cristalino es la lente del ojo, está sostenido por unas fibras conjuntivas muy finas llamadas ligamento suspensorio del cristalino que a su vez se unen al músculo ciliar. El cristalino se forma a lo largo de la tercera o cuarta semana de embarazo. Es blando y elástico en los niños, pero se endurece con el paso de los años.

Cuando el pigmento es escaso, los ojos son de color azulado; si hay mayor cantidad se aprecian matices verdosos o castaños.

El cuerpo ciliar se extiende entre la ora serrata y el iris, y es responsable de la producción del humor acuoso y del cambio de forma del cristalino necesario para lograr la correcta acomodación (enfoque). Está formado por dos estructuras, el músculo ciliar y los procesos ciliares.

Humor vítreo y retina

Detrás del cristalino se encuentra el humor vítreo. El humor vítreo es un gel transparente que ocupa la mayor parte del interior del ojo y contribuye a que este mantenga su forma. Está en contacto directo con la retina, que es la túnica más interna del ojo. La retina es sensible a los estímulos luminosos y está conectada con el cerebro Imagenmediante las fibras del nervio óptico.

En la retina se pueden diferenciar varias partes, la más importante es la mácula, que es la zona con mayor agudeza visual. En el centro de la mácula se encuentra la fóvea que es un área muy pequeña, formando una depresión, extremadamente sensible a la luz. La fóvea es el área de la retina donde se enfocan los rayos luminosos y se encuentra especialmente capacitada para la visión aguda y detallada. Cualquier daño en la fóvea tiene importantes consecuencias en la capacidad visual.

Otra zona importante es la papila óptica que es el lugar por donde sale de la retina el nervio óptico. En la papila no existen células sensibles a la luz por lo que se conoce también como punto ciego.

La ora serrata es la porción más anterior y periférica de la retina, por la que ésta entra en contacto con el cuerpo ciliar.

 

PRINCIPALES ENFERMEDADES OFTALMOLÓGICAS

Tipo

Enfermedad

Características y síntomas

1. Trastornos de la visión

Miopía

Hipermetropía

Presbiopía o vista cansada

Astigmatismo

Discromatopsias

  • Daltonismo
Dificultad de visión a larga distancia

Dificultad de visión a corta distancia

Dificultad de acomodación ocular

Percepción de imágenes borrosas

Dificultad para el discernimiento de colores

Ceguera total o parcial para algunos colores

2. Trastornos de la motilidad ocular

Estrabismo

  • Diplopía
  • Ambiopía
Desviación de uno o ambos ojos

Doble visión

Oscurecimiento de la vista en un ojo

3. Afecciones a los anexos oculares

Dacriocistitis

Blefaritis

  • Blefarofilmosis
  • Microblefaria
  • Blefaroptosis

Conjuntivitis

Inflamación del saco lagrimal

Inflamación o deformación de los párpados

Estrechamiento de la hendidura del párpado

Insuficiencia del desarrollo del párpado

Pérdida total o parcial del órgano por parálisis

Inflamación de la membrana conjuntiva

4. Afecciones al globo ocular

Queratitis

Cataratas

Uveítis

Desprendimiento de retina

Glaucoma

Infección de la córnea

Anulación de la transparencia de cristalino

Inflamación de la úvea o capa pigmentada del ojo

Separación de la retina

Aumento de la tensión intraocular

PRESBICIA

Pérdida progresiva, relacionada con la edad, del poder de enfoque del cristalino que ocasiona hipermetropía.

Causas, incidencia y factores de riesgo:

El poder de enfoque del ojo, que depende de la elasticidad inherente del cristalino, se pierde gradualmente con el proceso de envejecimiento. Esto provoca una disminución gradual de la capacidad del ojo para enfocar los objetos que se encuentran a poca distancia. Aproximadamente después de los 45 años, la persona se da cuenta que necesita tener el material de lectura a una mayor distancia para poderlos enfocar mejor. La presbicia se presenta en todas las personas en un cierto grado como consecuencia normal del proceso de envejecimiento.

Síntomas: DIsminución en la capacidad para enfocar objetos cercanos, Tensión ocular, Ojos cansados, Dolor de cabeza,

Signos y exámenes:

Se debe realizar un examen general de los ojos que abarca un examen oftalmológico de rutina y un examen con el fin de determinar la prescripción adecuada de las lentes o anteojos.

Entre los exámenes se encuentran:

Agudeza visual

Examen de refracción

Integridad muscular

Examen con lámpara de hendidura

Examen de retina

Ceguera para los colores

Tratamiento:

La presbicia se puede corregir con anteojos y lentes de contacto y, en la mayoría de los casos, basta con adicionarles bifocales. La fórmula se debe cambiar gradualmente debido a que la capacidad para enfocar disminuye con el paso del tiempo. Aproximadamente a los 65 años, los ojos han perdido casi toda la elasticidad necesaria para enfocar, pero todavía se puede leer, aunque a una distancia mayor, con más luz o con letras más grandes.

Las personas que no necesitan anteojos para ver a distancia, sólo requieren medio anteojos, o anteojos para leer.

Expectativas (pronóstico):

La visión se puede corregir con anteojos y lentes de contacto.

HIPERMETRIOPIA

Es un error en el enfoque visual que ocasiona dificultad para ver objetos cercanos.

Causas, incidencia y factores de riesgo:

La hipermetropía se presenta cuando las imágenes visuales no se enfocan directamente en la retina sino detrás de ella, este defecto en la visión se puede ocasionar porque el globo ocular es demasiado pequeño de adelante hacia atrás o porque el cristalino es demasiado débil.

La hipermetropía es usualmente congénita y si es leve, los niños pueden superar esta condición a través de un proceso de ajuste del ojo (acomodación). Con el proceso de envejecimiento, se presenta la necesidad de usar gafas o lentes de contacto para corregir la visión. Los antecedentes familiares de hipermetropía son uno de los factores de riesgo de esta enfermedad.

Prevención

Aunque no se conoce ningún tipo de prevención para esta enfermedad, el conocimento de riesgos como los antecedentes familiares, permite una intervención y un diagnóstico tempranos.

Síntomas: Visión borrosa de objetos cercanos, Cansancio ocular, Dolor ocular, Dolor de cabeza

Signos y exámenes:

Un examen ocular general puede incluir:

  •  Agudeza visual
  • Refracción
  • Ceguera para los colores
  • Integridad del músculo
  • Lámpara de hendidura
  • Examen de la retina

Tratamiento:

La hipermetropía se puede corregir fácilmente con el uso de anteojos o de lentes de contacto y aunque también existen técnicas quirúrgicas para corregirla, éstas frecuentemente no se utilizan.

MIOPÍA

Error de enfoque visual que causa dificultad para ver objetos distantes.

Causas, incidencia y factores de riesgo:

Con este trastorno, los objetos que están cerca pueden verse claramente, mientras que los que se encuentran a distancia se ven borrosos. Esta condición es el resultado de centrar la imagen visual delante de la retina en vez de hacerlo directamente en ella. Puede producirse porque el globo ocular es muy largo en su dimensión anteroposterior (de adelante hacia atrás). La visión corta se desarrolla a veces en niños en edad escolar y hasta el período de los 20 años, después de lo cual por lo general se estabiliza. Hasta ese momento, puede desarrollarse rápidamente y requiere cambios frecuentes de lentes o lentes de contacto. Afecta a hombres y mujeres por igual y los antecedentes familiares de visión corta constituyen un factor de riesgo.

Síntomas: Visión borrosa de objetos distantes,  Entrecerrar los ojos, Vista cansada, Dolores de cabeza.

Signos y exámenes:

El examen ocular general o examen oftálmico estándar por lo general comprende:

  • agudeza visual
  • examen de refracción
  • daltonismo
  • exámenes de integridad muscular
  • examen con lámpara de hendidura
  • examen retinal

Tratamiento:

La visión corta se compensa fácilmente con el uso de anteojos y lentes de contacto. La queratotomía radial es un procedimiento quirúrgico que puede mejorar o corregir la visión corta en algunas personas.

Historia de las lentes de contacto

El primer diseño de un Lente de Contacto se elaboro en papel por LEONARDO DA VINCI en 1508. 1636, René Descartes; 1801, Kevin Tuohy. La idea de su diseño se remonta a muchos años atrás, Leonardo Da Vinci fue el primer científico que diseño varias formas de lentes de contacto con objeto de modificar la visión, unos de sus diseños más sencillos consistía en una media ampolla llena de agua, en la que, al introducir el ojo en la superficie corneal quedaba neutralizada.

A René Descartes se debe la idea de colocar una lente directamente sobre la superficie de la cornea, diseñando una lente de contacto de proporciones nada practicas, su diseño constituyo el principio de las lentes de contacto.

Más tarde, Thomas Young utilizó el principio de la neutralización corneal.

John herschell quien señaló que las lentes de contacto eran posibles.

Sin embargo, la lente de contacto no empezó a utilizarse sobre la córnea hasta 1888 con los diseños de por ADOLF FINCK y desde entonces los utilizo EUGENE KALT para el tratamiento de Queratokono, siendo el mismo él primero en usarlos puesto que él padecía de dicha deformación corneal. El 1936 se inició el uso del metacrilato de metilo como material apropiado para fabricar prótesis oculares, A William fleinbloom se debe la técnica de emplear plasticos sintéticos en combinación con el vidrio para fabricar lentes esclearales.

Se obtuvieron resultados pobres hasta 1945 cuando KEVIN TIOHY produjo lentes precorneales plásticos con un diámetro de 11mm. Desde esa vez los avances en la tecnología de Lentes de Contacto han producido diversas variedades de lentes que se dividen en dos tipos: Rígidos y suaves. El requerimiento básico para el éxito de los lentes de contacto es evitar el efecto sobre la respiración de la cornea cuando se utilizan lentes ocluyentes.

Las primeras Lentes de Contacto fueron lentes esclerales de vidrio llenos de liquido. Estas eran difícil de utilizar por periodos largo y provocaban edema corneal y muchas molestias oculares. La lentes de contacto rígidas hechas de Polimetilmetracrilato, fueron las primeras lentes de contacto realmente con éxito y ganaron gran aceptación como lentes cosméticas para remplazo cosmético de los anteojos. Los desarrollos subsecuentes incluyen lentes rígidas permeables a gases hechos de Acetato Butirato de Celulosa, Silicon o diversos polímeros de silicon y plástico, y varias lentes de contacto suaves hechas de diversos plásticos hidrogel, todas las cuales proporcionan mayor bienestar.

Actualmente, las lentes de contacto han evolucionado junto con los descubrimientos científicos, de tal forma que en la actualidad existen diferentes tipos de lentes de contacto, desde blandos, desechables, cosméticos, permeables al gas, toricas y hasta bifocales, con la finalidad de tratar diversos problemas visuales.

Aproximadamente el 90% de los pacientes son aptos para el uso de los lentes de contacto y en su mayoria son la mejor opción como terapia visual.

CONCLUSIONES

Al terminar esta investigación referente a la óptica, y más específicamente sobre los tipos de lentes; y sobre la estructura y funcionamiento del ojo, he podido elaborar algunas conclusiones:

•             Una lente es un dispositivo en forma de disco que aprovecha los fenómenos de la refracción, propiedad de los cuerpos de desviar la trayectoria de la luz, para concentrar o dispersar los rayos luminosos.

•             Dependiendo de la dirección que siguen los rayos refractados cuando la luz pasa a través de la lente, podemos decir que existen dos tipos: la convergentes y las divergentes. Se diferencian entre sí porque la primera es más gruesa en su parte central a diferencia de la angostura de las lentes divergentes en la misma parte. Según esto, las lentes ayudan a solucionar problemas en la vista como lo son la miopía y la hipermetropía, entre muchas otras.

•             El ojo humano es un órgano que permite la visión en los seres vivos. Nos permite apreciar los objetos que nos rodean gracias a la presencia de ciertas estructuras con diferentes características que contribuyen en el proceso de la visión (iris, pupila, córnea, retina, etc).

•             Los rayos luminosos provenientes del exterior penetran por la córnea transparente, atraviesan el humor acuoso y son enfocados por el cristalino a través del proceso de acomodación. De esta manera, se forma la imagen del objeto enfocado por la retina, la cual es transmitida como una serie de impulsos nerviosos al cerebro mediante el nervio óptico. Este es, en pocas palabras, el proceso de la visión humana. Parte del funcionamiento del ojo está condicionado por el trabajo coordinado de los seis músculos, aunque en cada caso hay uno de ellos que dirige la realización del movimiento.

•             El ojo en algunas personas, sufre ciertas alteraciones que dan origen a las enfermedades oftalmológicas. Dependen directamente del poder de refracción del cristalino. Según esta variante, podemos encontrar enfermedades que afectan a distintas áreas de la oftalmología; como lo son: trastornos de la visión (miopía, hipermetropía, astigmatismo, etc.); trastornos de la motilidad ocular (estrabismo); afecciones a los anexos oculares (conjuntivitis, blefaritis, etc.); afecciones al globo ocular (cataratas, glaucoma, etc.)

•             Estas enfermedades pueden ser tratadas mediante la aplicación de anteojos o gafas en las que se implantan algún tipo de lente, o bien, por las llamadas lentes de contacto

Situaciones problemáticas:

1)      una mujer tiene su punto remoto a 0.5 m de sus ojos. a- ¿Qué distancia focal han de tener las lentes para que pueda ver con claridad los objetos distantes? b- Si su poder de acomodación es de 4 dioptrias ¿Dónde esta su punto próximo sin gafas? c-  ¿Dónde esta su punto próximo con gafas?

2)      Una persona miope de mediana edad tiene su punto próximo a 0.1m y una potencia de acomodación de 2 dioptrías. Hallar su punto remoto a- Sin gafas b- con las gafas correctas para desplazar su punto próximo a 0.25 m

 

Bibliografia:

Antokolec, Patricia (2010), Biología para pensar, Ciudad de Buenos Aires, Ed.  Kapeluz

Kane W Joseph (1986), Física, Buenos Aires – Caracas – Barcelona, Ed REVERTÉ

http://es.wikipedia.org/

http://www.forocoches.com/foro/showthread.php?t=822475

http://www.monografias.com/trabajos14/enferojos/enferojos.shtml

http://es.wikibooks.org/wiki/F%C3%ADsica/%C3%93ptica/Lentes

http://www.fisicanet.com.ar/fisica/ondas/ap07_espejos_lentes.php

 

Teoría de Caida Libre y Tiro Vertical

En física, se denomina caída libre al movimiento de un cuerpo bajo la acción exclusiva de uncampo gravitatorio. Esta definición formal excluye a todas las caídasreales influenciadas en mayor o menor medida por la resistencia aerodinámica del aire, así como a cualquier otra que tenga lugar en el seno de un fluido; sin embargo es frecuente también referirse coloquialmente a éstas como caídas libres, aunque los efectos de la viscosidad del medio no sean por lo general despreciables.

El concepto es aplicable también a objetos en movimiento vertical ascendente sometidos a la acción desaceleradora de la gravedad, como un disparo vertical; o a satélites en órbita alrededor de la Tierra o de cualquier otro cuerpo celeste. Otros sucesos referidos también como caída libre lo constituyen las trayectorias geodésicas en elespacio-tiempo descritas en la teoría de la relatividad general.

 Caída Libre totalmente vertical

El movimiento del cuerpo en caída libre es vertical con velocidad creciente (aproximadamente movimiento uniformemente acelerado con aceleración g) (aproximadamente porque la velocidad aumenta cuando el objeto disminuye en altura, en la mayoría de los casos la variación es despreciable). La ecuación de movimiento se puede escribir en términos la altura y:

donde:

a_y, v_y\;, son la aceleración y la velocidad verticales.
f\;, es la fuerza de rozamiento fluido dinámico (que aumenta con la velocidad).
  • Si, en primera aproximación, se desprecia la fuerza de rozamiento, cosa que puede hacerse para caídas desde pequeñas alturas de cuerpos relativamente compactos, en las que se alcanzan velocidades moderadas, la solución de la ecuación diferencial 1) para las velocidades y la altura vienen dada por:

donde v0 es la velocidad inicial, para una caída desde el reposo v0 = 0 y h0 es la altura inicial de caída.

  • Para grandes alturas u objetos de gran superficie (una pluma, un paracaídas) es necesario tener en cuenta la resistencia fluido dinámica que suele ser modelizada como una fuerza proporcional a la velocidad, siendo la constante de proporcionalidad el llamado rozamiento aerodinámico kw:

En este caso la variación con el tiempo de la velocidad y el espacio recorrido vienen dados por la solución de la ecuación diferencial 2):

Nótese que en este caso existe una velocidad limite dada por el rozamiento aerodinámico y la masa del cuerpo que cae:

  • Un análisis más cuidadoso de la fricción de un fluido revelaría que a grandes velocidades el flujo alrededor de un objeto no puede considerarse laminar, sino turbulento y se producen remolinos alrededor del objeto que cae de tal manera que la fuerza de fricción se vuelve proporcional al cuadrado de la velocidad:

Donde:

C_d\;, es el coeficiente aerodinámico de resistencia al avance, que sólo depende de la forma del cuerpo.
A_t\;, es el área transversal a la dirección del movimiento.
\rho\;, es la densidad del fluido.
\epsilon = \mathrm{sgn}(v_y)\;, es el signo de la velocidad.

La velocidad límite puede calcularse fácilmente poniendo igual a cero la aceleración en la ecuación 3):

La solución analítica de la ecuación diferencial 3) depende del signo relativo de la fuerza de rozamiento y el peso por lo que la solución analítica es diferente para un cuerpo que sube o para uno que cae. La solución de velocidades para ambos casos es:

Donde: \alpha = C_d\rho A_t/2m\;.

Si se integran las ecuaciones anteriores para el caso de caída libre desde una altura h_0 y velocidad inicial nula y para el caso de lanzamiento vertical desde una altura nula con una velocidad inicial v_0 se obtienen los siguientes resultados para la altura del cuerpo:

Caída libre (v_y(0)=0 y y(0)=h_0):

El tiempo transcurrido en la caída desde la altura y=h_0 hasta la altura y=0 puede obtenerse al reordenar la ecuación anterior:

Lanzamiento vertical (v_0=v_0 y y(0)=0):

Si la altura h_0 es aquella en que la velocidad vertical se hace cero, entonces el tiempo transcurrido desde el lanzamiento hasta el instante en que se alcanza la altura h_0 puede calcularse como:

Se puede demostrar que el tiempo que tarda un cuerpo en caer desde una altura h_0 hasta el suelo a través del aire es mayor que el que tarda el mismo cuerpo en alcanzar la alura máxima de h_0 si es lanzado desde el suelo. Para ello basta con probar la desigualdad siguiente:

sabiendo que \mbox{arccosh}\left(e^{{\alpha}h_0}\right)\in\left[1,+\infty\right) y que \mbox{arccos}\left(e^{-{\alpha}h_0}\right)\in\left[0,\cfrac{\pi}{2}\right]

Intuitivamente la diferencia de tiempos es clara, en el tiro hacia arriba la velocidad inicial es mayor por lo que la fuerza de rozamiento promedio a lo largo de la trayectoria también es mayor que la que se alcanza en tiro hacia abajo.

O si por alguna razón no entendiste esto te dejo acá en el link un PDF que te va a aclarar algunos conceptos

caidalibre

ejercicios de trabajo y energia

1) Un proyectil que pesa 80 kgf es lanzado verticalmente hacia arriba con una velocidad inicial de 95 m/s. Se desea saber:

a) ¿Qué energía cinética tendrá al cabo de 7 s?.

b) ¿Qué energía potencial tendrá al alcanzar su altura máxima?.

 2) ¿Qué energía cinética alcanzará un cuerpo que pesa 38 N a los 30 s de caída libre?.

 3) ¿Qué energía cinética alcanzará un cuerpo de masa 350 kg si posee una velocidad de 40 m/s?.

 4) ¿Con qué energía tocará tierra un cuerpo que pesa 2500 g si cae libremente desde 12 m de altura?.

 5) Un cuerpo de 200 N se desliza por un plano inclinado de 15 m de largo y 3,5 de alto, calcular:

a) ¿Qué aceleración adquiere?.

b) ¿Qué energía cinética tendrá a los 3 s?.

c) ¿Qué espacio recorrió en ese tiempo?.

 6) ¿Qué energía potencial posee un cuerpo de masa 5 kg colocado a 2 m del suelo?.

 7) Si el cuerpo del ejercicio anterior cae, ¿con qué energía cinética llega al suelo?.

 8) Sabiendo que cada piso de un edificio tiene 2,3 m y la planta baja 3 m, calcular la energía potencial de una maceta que, colocada en el balcón de un quinto piso, posee una masa de 8,5 kg.

 9) Un cuerpo de 1250 kg cae desde 50 m, ¿con qué energía cinética llega a tierra?.

 10) Un proyectil de 5 kg de masa es lanzado verticalmente hacia arriba con velocidad inicial de 60 m/s, ¿qué energía cinética posee a los 3 s? y ¿qué energía potencial al alcanzar la altura máxima?.

Responder el siguiente cuestionario:

 1) ¿Qué es energía?.

 

2) ¿Qué clases de energía conoce?.

 

3) Si se levanta un cuerpo desde el suelo, ¿hay transformación de energía?.

 

4) ¿Qué aparato o máquina transforma energía mecánica en luminosa?

Experimentos de laboratorio

Prof Carlos Alberto Castriota ccastriota2004@yahoo.com.ar

  Director Departamento de FISICA y QUIMICA-Instituto del Profesorado del C.O.N.S.U.D.E.C

 Laboratorio de FISICA

LA MAQUINA ELECTROSTATICA DE WHIMSHURT

 Esta Máquina permite transformar Energía Mecánica en Eléctrica.

A su vez dicha Energía Eléctrica puede transformarse, en Energía Química, Energía Lumínica y Sonora o, también si se prefiere en Energía Mecánica nuevamente.

Todo esto permite confirmar:

el Principio de Conservación de la Energía (Primer Principio o Ley de la Termodinámica) y

el Segundo Principio o Ley de la Termodinámica: la transformación nunca tiene el 100 % de eficacia, parte de la Energía que se transforma no puede ser controlada, se dispersa y aumenta la Entropía o desorden del Universo.

Cuando se acciona la Manivela de la Máquina se transmite el efecto de dicho accionar, por dos Correas cruzadas, a dos Discos de Acrílico con un diámetro habitual de entre 30 y 50 cm. Como se aclaró que las Correas están cruzadas se comprenderá que un Disco girará en el sentido de giro de las agujas del reloj y el otro en sentido contrario.

En estos Discos se encuentran pegados, a intervalos regulares, trozos de igual superficie de papel de Aluminio.

Cuando los Discos giran, estos trozos de papel son friccionados por unas Escobillas de Cobre. Como resultado de ello los Discos pasan a ser el Soporte de una Energía eléctrica importante; se dicen que dichos discos “están cargados”.

Cuando los Discos se saturan de Carga eléctrica ,el remanente pasa a unos Botellones denominados de Leyden que actúan como Condensadores de Carga Eléctrica.

Siendo superada la Capacidad de estos Condensadores, los electrones que portan una gran energía pasan a dos Esferas Metálicas de distinto volumen; de forma tal que la de mayor volumen pasa a tener mayor densidad energética que la otra.

Al superar la Resistencia del Aire, los electrones “saltan” de la Esfera de mayor Volumen a la de menor Volumen. Se produce una Chispa o Rayo (Energía Lumínica) y un Ruido (Energía Sonora).

En las inmediaciones de las Esferas percibiremos un olor picante: es Ozono. La Chispa tiene la suficiente Energía como para transformar parte del Oxígeno del Aire en dicho gas. Se ha efectuado una transformación Química.

Si separamos bien las Esferas y conectamos la Esfera de mayor Volumen a un Molinillo Metálico, por medio de un cable: las aspas del molinillo girarán velozmente. Hemos vuelto a transformar la Energía Eléctrica en Mecánica.

La Esferita de un Péndulo Eléctrico colocado en las inmediaciones, se moverá “al compás de los chispazos”. Parte de los electrones energizados “escaparon” de la Máquina, su energía no pudo ser analizada y la Entropía del Universo aumentó.

Laboratorio de Física

LA JAULA DE FARADAY, ¿UNA FORMA DE CONTROLAR EL DESORDEN?

En el documento anterior desarrollé un enfoque energético sobre el Funcionamiento de la Máquina de Whimshurt.

Terminaba expresando que el movimiento de la Esfera del Péndulo “al compás” de los chispazos evidenciaba que no toda la Energía transformada había sido bien controlada y que este hecho había aumentado la Entropía o el desorden” del Universo.

Al Conectar la Máquina de Whimshurt a la Jaula de Faraday se observa que los trocitos de corcho, que penden en el exterior de la Jaula, se mueven “al compás” de los chispazos; no así los interiores a ella.

Esa Malla metálica que sirve de Jaula actúa como una barrera para la transmisión energética. Todos sus puntos tienen igual Energía Potencial Electrostática. Allí “muere el desorden”.

Esta Jaula o Caja de Faraday es el fundamento del Pararrayos en el que un edificio se rodea totalmente con una malla metálica en contacto con el suelo húmedo. De esta forma, el Edificio y su interior se encuentran protegidos de todo Campo Eléctrico externo.