EPÓNIMOS RELACIONADOS CON LA FÍSICA

 FENÓMENOS FÍSICOS

Determinación del sentido del vector por la regla de la mano derecha.

Al girar el sacacorchos en sentido horario, este avanza.

La regla de la mano derecha o regla del sacacorchos es un método para determinar sentidos vectoriales, y tiene como base los planos cartesianos. Se emplea prácticamente en dos maneras: para sentidos y movimientos vectoriales lineales, y para movimientos y direcciones rotacionales.

Así, cuando se hace girar un sacacorchos o un tornillo «hacia la derecha» (en el sentido de las agujas de un reloj) el sacacorchos o el tornillo «avanza», y viceversa, cuando se hace girar un sacacorchos o un tornillo «hacia la izquierda» (contrario a las agujas del reloj), el sacacorchos o el tornillo «retrocede».

Dirección para un producto vectorial

La aplicación más común es para determinar la dirección de un vector resultado de un producto vectorial, así:

${\displaystyle \overrightarrow{a}\times \overrightarrow{b}=\overrightarrow{c}}$

La dirección del vector «c» estaría definida por la dirección del pulgar, cerrando los demás dedos en torno al vector «a» primero y siguiendo con el vector «b».

Un caso específico en el que tiene gran importancia la aplicación de esta forma vectorial, es en la determinación de la fuerza electromotriz (FEM) inducida en un conductor que se mueve dentro de un campo magnético; en esta aplicación el pulgar representa el movimiento del conductor eléctrico dentro del campo magnético, cortando las líneas de fuerza, el índice representa la dirección de las líneas de fuerza del campo magnético de norte a sur y el dedo del medio representa la dirección de la FEM inducida.^[1]

Dirección asociada a un giro

El pulgar apunta en la misma dirección que la corriente eléctrica y los demás dedos siguen la dirección del campo magnético.

La segunda aplicación, está relacionada con el movimiento rotacional; el pulgar apunta hacia arriba siguiendo la dirección del vector, el vector corriente por ejemplo, mientras que los demás dedos se van cerrando en torno a la palma, lo cual describiría la dirección de rotación. Por ejemplo si el pulgar apunta hacia arriba, como en la imagen, entonces la dirección de rotación es de forma anti-horaria.

Aplicaciones

Muchas máquinas y procesos industriales observan este orden para ejes, vectores y movimientos axiales, incluyendo la robótica, pues sus 12 movimientos fundamentales se adhieren a esta regla.^{[cita requerida]}

Se la utiliza en general en todas las definiciones y descripciones basadas en un producto vectorial. Por ejemplo:

• El producto vectorial. Sea el producto ${\displaystyle \overrightarrow{C}=\overrightarrow{A}\times \overrightarrow{B}}$. Cuando el sacacorchos gira de ${\displaystyle \overrightarrow{A}}$ hacia ${\displaystyle \overrightarrow{B}}$ (llevando la punta de A hacia la punta de B, por la rotación menor que media vuelta o ${\displaystyle \pi }$ radianes), el sacacorchos avanza (o retrocede) en la dirección de ${\displaystyle \overrightarrow{C}}$
• Momento de fuerzas o torque.
• El vector asociado a la velocidad angular. Cuando el sacacorchos gira como el objeto, la dirección de avance del sacacorchos indica la dirección del vector asociado a la velocidad angular.
• El vector asociado al momento angular.
• Dirección del campo magnético producido por una corriente. Cuando el sacacorchos avanza en la dirección de la corriente, él gira en la dirección del campo magnético.
• Dirección de la corriente que produce un campo magnético.
• Fuerza ejercida por un campo magnético sobre un conductor que conduce una corriente. La fuerza tiene la dirección del avance del sacacorchos cuando se este gira en el sentido de la corriente hacia el campo magnético.
• Para definir la orientación de los ejes de un triedro rectángulo. Cuando el sacacorchos gira del eje x positivo al eje y positivo, él avanza en la dirección del eje z positivo.

Gráfica de velocidad final.

En fluidodinámica la velocidad límite o velocidad final es la velocidad máxima que alcanza un cuerpo moviéndose en el seno de un fluido infinito bajo la acción de una fuerza constante. Un ejemplo es el caso velocidad límite alcanzada por un paracaidista en caída libre que cae desde suficiente altura. La diferencia con caída libre es que en este caso existe una fuerza de rozamiento del fluido proporcional a la velocidad del cuerpo, con lo cual llegará un punto límite de velocidad en donde el empuje junto con la fuerza de rozamiento se iguale a la fuerza peso del propio cuerpo.

Flujo laminar (Fuerza de Stokes)

Para una esfera de radio R moviéndose en un flujo no turbulento dentro de un fluido de viscosidad η, la velocidad límite viene dada por la ley de Stokes, que postula que la fuerza de resistencia F_r es proporcional a la velocidad. En ese caso la velocidad límite viene dada por:

${\displaystyle v_{\mathrm{\infty }}=\frac{F_r}{6\pi \eta R}}$

Donde:

${\displaystyle v_{\mathrm{\infty }}}$ es la velocidad límite o terminal,

${\displaystyle F_r}$ es la fuerza de fricción que produce el fluido sobre la esfera. Para el caso de caída libre coincide, cuando se alcanza la velocidad terminal, con el peso de la esfera que cae: ${\displaystyle F_r}$ = m·g.

η es la viscosidad del fluido a través del cual se mueve el objeto.

Flujo turbulento (Fuerza de arrastre de Rayleigh)

Para un cuerpo moviéndose en un flujo turbulento en el que se producen remolinos alrededor del cuerpo en movimiento la fuerza de rozamiento depende de v² y es proporcional a la resistencia aerodinámica. En ese caso la velocidad límite viene dada por:

${\displaystyle v_{\mathrm{\infty }}=\sqrt{\frac{2F}{\rho A{C}_d}}}$

Donde:

${\displaystyle v_{\mathrm{\infty }}}$ es la velocidad límite o terminal,

F es el peso del objeto que cae, para el caso de caída libre F = mg.

C_d es el coeficiente de resistencia aerodinámica,

ρ es la densidad del fluido a través del cual se mueve el objeto,

A es la sección del objeto en dirección transversal a la de movimiento.

Orden de magnitud

Un cuerpo en caída libre, en una atmósfera, acelera debido a la gravedad. Pero la aceleración total es cada vez menor, debido a que la fuerza de rozamiento aumenta con la velocidad, logrando que la aceleración llegue a ser cero. Llega un momento en el que la fuerza de rozamiento es igual a la de la gravedad, y el objeto cae a velocidad constante.

Para un humano en caída libre, en posición horizontal, con las extremidades extendidas la velocidad terminal es de aproximadamente 55 m/s (198 km/h) y para una gota 8,88 m/s (31,97 km/h), dependiendo de su tamaño.

Tensión superficial del benceno en función de la temperatura

La regla de Eötvös, llamada así por el físico húngaro Loránd Eötvös (1848-1919) permite determinar la tensión superficial de cualquier líquido puro en todos los rangos de temperatura. El cálculo se hace a partir de la densidad, la masa molar y la temperatura crítica del líquido analizado. En el punto crítico, la tensión superficial es cero.

La regla Eötvös establece:

• La tensión superficial es una función lineal de la temperatura. Esta suposición se cumple aproximadamente para la mayoría de los líquidos conocidos. Cuando la ley de la tensión superficial frente a la temperatura es una línea aproximadamente recta, se puede observar que la tensión superficial es cero a la temperatura crítica.

• La dependencia de la temperatura de la tensión superficial se puede trazar para todos los líquidos de manera que los datos se condensan en una única curva maestra. Para ello, debe conocerse la masa molar, la densidad o el volumen molar del líquido correspondiente.

La regla de Eötvös

Si ${\displaystyle V}$ es el volumen molar y ${\displaystyle T_c}$ la temperatura crítica de un líquido, la tensión superficial ${\displaystyle \gamma }$ viene dada por:^[1]

${\displaystyle \gamma =\frac{k(T_c-T)}{V^{2/3}}}$

donde la constante de Eötvös tiene un valor de ${\displaystyle k=2,1\cdot {10}^{-7}\mathrm{J}\mathrm{u}\mathrm{l}\mathrm{i}\mathrm{o}/(\mathrm{K}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{2/3})}$, y es válida para todos los líquidos. ${\displaystyle T}$ es la temperatura del líquido en kelvin (${\displaystyle \mathrm{K}}$).

Valores más precisos se pueden obtener si se considera que la línea normalmente cruza el eje de temperaturas a unos 6 K del punto crítico:

${\displaystyle \gamma =\frac{k(T_c-6\mathrm{K}-T)}{V^{2/3}}}$

El volumen molar ${\displaystyle V}$ viene dado por la masa molar ${\displaystyle M}$ y por la densidad ${\displaystyle \rho }$:

${\displaystyle V=M/\rho }$

El término ${\displaystyle \gamma V^{2/3}}$ también se conoce como "tensión superficial molar" ${\displaystyle {\gamma }_{mol}}$:

${\displaystyle {\gamma }_{mol}=\gamma V^{2/3}}$

Una representación útil que evita el uso de la unidad mol^-2/3 viene dada por la constante de Avogadro N _A:

${\displaystyle \gamma =k^{\prime }{\left(\frac{M}{\rho N_A}\right)}^{-2/3}(T_c-6\mathrm{K}-T)=k^{\prime }{\left(\frac{N_A}{V}\right)}^{2/3}(T_c-6\mathrm{K}-T)}$

Como John Lennard-Jones y Corner mostraron en 1940 por medio de la mecánica estadística, la constante k′ es casi igual a la constante de Boltzmann.

Agua

Para el agua, la siguiente ecuación es válida entre 0 y 100 °C :

${\displaystyle \gamma =0.07275\mathrm{N}/\mathrm{m}\cdot (1-0.002\cdot (T-291\mathrm{K}))}$

Desarrollo histórico

Eötvös comenzó con la investigación de la tensión superficial cuando era estudiante, desarrollando un nuevo método para su determinación. La regla de Eötvös fue descubierta empíricamente, publicándose en 1886.^[2] En 1893 William Ramsay y Shields publicaron una versión mejorada teniendo en cuenta que la línea pasa normalmente el eje de temperatura a 6 K antes del punto crítico. John Lennard-Jones y Corner publicaron en (1940) una demostración de la ecuación por medio de mecánica estadística. En 1945 E. A. Guggenheim dio adicionalmente una variante de la ecuación mejorada.