Explorando el Movimiento Circular, Fluidos y la Atmósfera Terrestre

Movimiento Circular y Conceptos Fundamentales

El movimiento circular describe la trayectoria de una partícula que se desplaza manteniendo una distancia constante del centro. Dentro de este, encontramos:

• M.C.U (Movimiento Circular Uniforme): La partícula recorre arcos iguales de circunferencia en tiempos iguales. Su velocidad tangencial se mide en metros por segundo (m/s).
• Velocidad Angular: El cuerpo o partícula barre ángulos iguales en tiempos iguales, medido en radianes por segundo (rad/s).

Fuerzas en el Movimiento Circular

• Fuerza Centrípeta: Actúa hacia el centro de la circunferencia, en dirección radial. Ejemplos: la atracción del Sol sobre la Tierra, una pelota atada a una cuerda girando, o un carro en una montaña rusa dando una vuelta completa.
• Fuerza Centrífuga: No existe en un sistema de referencia inercial. Se confunde con la tendencia de los cuerpos a seguir en movimiento cuando cambian bruscamente de dirección.

Densidad y Presión

Densidad

La densidad de una sustancia homogénea (densidad absoluta o volumétrica de masa) disminuye si la masa es constante y el volumen aumenta.

La densidad relativa es la razón entre la densidad de la sustancia y la densidad del agua, siendo adimensional.

Presión

La presión se comporta de manera diferente en líquidos y sólidos. Un fluido en reposo no resiste fuerzas tangenciales; la fuerza debe aplicarse perpendicularmente a su superficie.

Principio de Pascal

Al aumentar la presión en un fluido incompresible (líquido o gas), esta se transmite íntegramente en todas las direcciones y a todos los puntos del fluido y las paredes del recipiente.

Principio de Arquímedes

Un cuerpo parcial o totalmente sumergido en un fluido experimenta un empuje ascendente igual al peso del fluido desalojado por el cuerpo.

Fluidos

Los líquidos son poco compresibles, mientras que los gases son altamente compresibles. Los fluidos adoptan la forma del recipiente y se mueven fácilmente bajo fuerzas tangenciales, pero resisten fuerzas perpendiculares.

Ejemplos: gases en tuberías, cargas eléctricas en alambres de cobre, líquidos desplazándose por ductos.

Fluido Ideal

Un fluido ideal se caracteriza por:

• Régimen estable
• Ser irrotacional
• Ser incompresible
• No ser viscoso

La Atmósfera Terrestre

La atmósfera es la capa de gas que rodea la Tierra, atraída gravitacionalmente por ella, moviéndose junto con el planeta. Mercurio, por ejemplo, no posee atmósfera.

Capas de la Atmósfera

Troposfera

• Alcanza 15 km en el Ecuador y 6 km en los polos.
• Contiene aproximadamente el 75% de los gases atmosféricos.
• La temperatura disminuye 6.5°C por cada kilómetro de altura.
• Ocurren fenómenos climáticos.

Estratosfera

• Se extiende de 15 km a 50 km sobre el nivel del mar.
• La temperatura aumenta con la altura, de -55°C a 0°C.
• Contiene la capa de ozono.

Mesosfera

• Llega hasta 80 km sobre la superficie terrestre.
• La temperatura disminuye con la altura, alcanzando -80°C.
• Su masa es aproximadamente el 0.1% de la atmósfera.
• Se observan estrellas fugaces.
• Escasa humedad.

Termosfera

• Se extiende hasta 400 km de altura.
• La temperatura aumenta hasta 1000°C o más.
• La radiación UV y RX provocan la ionización de átomos de sodio.
• Se ubican satélites artificiales.
• Se producen auroras boreales.

Exosfera

• Gases atmosféricos separados.
• Se instalan satélites artificiales.
• Contiene los cinturones de Van Allen en estado plasmático.
• Su límite superior se estima a los 1000 km.