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PRESENTACIÓN
Las últimas décadas han visto avances tecnológicos y científicos decididamente acelerados. En los últimos 30 años, el avance
ha sido mayor que en los 400 años precedentes.
En la actualidad, el ser humano necesita contar con una sólida formación científica para poder comprender el mundo que lo
rodea. Esto le permitirá no solo obtener un mayor beneficio en el uso y aplicaciones de los aparatos e instrumentos tecnológicos de su
entorno, sino además tomar mejores decisiones en beneficio de sí mismo, la sociedad y la naturaleza. Esta formación científica incluye
el aprendizaje de física, disciplina considerada por muchos el pilar de la ciencia y la tecnología moderna.
El estudio de la física en este nivel educativo les permite a los alumnos adquirir competencias orientadas en la resolución de
problemas cotidianos y la comprensión racional de su entorno mediante el conocimiento y la aplicación de los métodos y
procedimientos que emplean las ciencias naturales como la física.
Motivo por el cual se ha elaborado la presente antología que pretende proporcionar a los estudiantes del curso de Física II, la
oportunidad de demostrar que la física es una ciencia que ayuda a comprender los fenómenos que ocurren a nuestro alrededor,
responder a las características y niveles de conocimientos de los estudiantes de educación media superior, ayudar al alumno a entender
el comportamiento real del universo y la posibilidad de vivir de manera diferente en el futuro, promover competencias que les permita
a los alumnos aprender en forma autónoma a lo largo de su vida para desarrollar relaciones armónicas con quienes los rodean, así
como participar eficazmente en los ámbitos social, profesional y por ultimo reafirmar la comprensión de los conceptos a través de la
solución de un gran número de problemas cuidadosamente seleccionados, cubriendo así el temario de dicha materia, sin olvidar, por
supuesto, la parte teórica, que permite llegar a un aprendizaje significativo.
Espero que esta antología cumpla las expectativas y deseo que les sirva de guía para que el curso de física II, Sea satisfactorio para su
intelecto y gratificante a la hora de recibir calificaciones y con esto lograr una experiencia agradable, la experiencia de hacer ciencia.
ING. Oscar Rosas Ocampo
UNIDAD I. ESTÁTICA
INTRODUCCIÓN
Cierra los puños de tus manos y extiende los dedos índices; sobre ellos apoya una regla de plástico (de 30 cm. aproximadamente) por sus
extremos. Ahora coloca sobre la regla otro cuerpo, por ejemplo un prisma de madera o una moneda; sopórtala con tus dedos índices, aprecia la
posición de los cuerpos y los apoyos. Puedes cambiar de posición los cuerpos y los apoyos. Reflexiona sobre lo que observas y anótalo. Para cada
caso elabora un diagrama indicando las posiciones de los cuerpos involucrados. Toma una cuerda o lazo y con la ayuda de otro compañero, tiren de
sus extremos en sentidos opuestos (como jugando a las vencidas).
¿Cómo se comportan los cuerpos involucrados si la fuerza que aplica tu compañero es mayor a la que tú aplicas?
¿Cómo se comportan los cuerpos si la fuerza que aplicas tú es mayor que la que aplica tu compañero?
¿Cómo se comportan los cuerpos si las fuerzas que aplican los dos son iguales?
¿Cómo se comportarían los cuerpos involucrados si las experiencias anteriores si se realizan sobre un barco que navega a velocidad constante?
Trivia
Siempre que cargamos un objeto pesado con una mano, como por ejemplo una cubeta llena de agua, ¿por qué tenemos la tendencia a estirar el
brazo contrario hacia un costado?
¿Cuál es el objetivo de separar los pies y flexionar las rodillas para evitar ser derribado?
¿En dónde se localiza el centro de gravedad de las personas?
¿En dónde se encuentra el centro de gravedad de una dona?
Imagina un plano inclinado; en él se encuentran dos copas de vidrio, una se encuentra vacía mientras que la otra tiene agua hasta el borde. ¿Cuál
de las copas es inestable y está a punto de caer?
¿Por qué una persona se proyecta hacia delante cuando se detiene sorpresivamente un auto?
Si dos personas con patines se encuentran sobre el hielo, se colocan de frente y dándose las manos y se empujan uno al otro, ¿Qué es lo que
ocurre?
PRÁCTICA I: CENTRO DE MASA, CENTRO DE GRAVEDAD Y CENTROIDE
OBJETIVOS
• Obtener los valores de las tensiones desconocidas aplicando la primera condición de equilibrio.
• Obtener los valores de las reacciones desconocidas aplicando la segunda condición de equilibrio.
• Determinar el centro de gravedad de algunos cuerpos geométricos de material uniforme, de formas irregulares y regulares, por
métodos experimentales.
• Determinar el centro de gravedad de cuerpos planos, geométricos y uniformes, y comprobar que se localiza en el centro geométrico.
• Calcular las coordenadas del centroide de figuras planas irregulares,
Aplicando el teorema de Varignon.
• Comprobar que los puntos encontrados experimentalmente y analíticamente, coinciden equilibrando dichos cuerpos.
MATERIAL Y EQUIPO
Soporte universal
Varilla de 60 cm.
Espiga con nuez y varilla sostén
Plomada con hilo o similar
Cuerpos planos homogéneos, regulares e irregulares
Regla para equilibrio
DESARROLLO EXPERIMENTAL
Para cuerpos y figuras regulares, localiza el centroide como se indica en las siguientes figuras:
Cuadrado
Triángulo equilátero
Triángulo rectángulo
Circunferencia
FIGURAS PLANAS IRREGULARES
Se suspende la figura de puntos diferentes y con una plomada del mismo punto de suspensión, trazar una línea sobre el hilo, donde se crucen las
líneas, el punto de intersección determina el centroide de la figura.
MÉTODO ANALÍTICO
• Se dibuja la figura en un sistema de ejes cartesianos en el primer cuadrante.
• Se divide la figura en áreas regulares con centroides conocidos.
• Se calculan las áreas de cada una de las figuras divididas.
• Se determinan las coordenadas x y y de los centroides de cada área.
• Se calcula el momento de cada área con respecto a los ejes coordenados.
• Por el teorema de Varignon, las coordenadas del centroide serán:
Xc = (X1A1 + X2A2 + ... + XnAn) / AT
Xc = Xn An / AT
Yc = (Y1A1 + Y2A2 + ... + YnAn) / AT
Yc = Yn An / AT
EXPERIMENTO 1
Monta una regla sobre el soporte. Determina experimentalmente el centro de gravedad acomodándole el dispositivo provisto hasta lograr el
Equilibrio. Realiza un análisis en base a los conceptos previos y da una explicación del fenómeno.
EXPERIMENTO 2
En una hoja de papel cuadriculado, dibuja una figura como se te indique por el profesor y determina el centroide analíticamente, llenando la
siguiente tabla:
COORDENADAS DEL CENTROIDE
Figura A
Área A
X
Y
XA
Y
Coordenadas
del centroide
A
1
XC
2
YC
3
AT
XnAn
XC
YnAn
YC
EXPERIMENTO 3
Comprobar prácticamente la precisión de la localización del centro de gravedad, colocando un cuerpo de tal forma que al quedar sobre una punta,
ésta coincida con el centro de gravedad y el cuerpo quede en equilibrio.
Reflexiona
I. ¿Cuáles son tus conclusiones de los experimentos?
II. El punto donde se considera concentrado el peso de un cuerpo se denomina:
III. El punto donde se considera concentrada el área de un cuerpo se denomina:
IV. ¿Coincide el punto cuyas coordenadas se determinaron por el método de Varignon con el determinado experimentalmente?
V. ¿Por qué al suspender un cuerpo de puntos diferentes, se localiza el centro de gravedad?
VI. ¿En dónde se localiza el centroide en las figuras regulares?
VII. ¿Qué le sucede al eje que sujeta a una polea, si está mal calculado el centro de gravedad?
VIII. ¿Qué finalidad se logra al determinar el centro de gravedad en las llantas de un auto?
IX. ¿En qué juegos infantiles se aplican los conocimientos adquiridos?
X. ¿Qué le sucede a un vehículo si el centro de gravedad se encuentra a una altura considerable del piso al tomar las curvas?
XI. ¿Dónde se aplica el centro de masa, el centroide y el centro de gravedad en una industria?
AUTOEVALUACION.
RESPONDE LAS SIGUIENTES PREGUNTAS:
1. Define qué es el equilibrio.
2. ¿Cuáles son las condiciones para el equilibrio translacional?
3. ¿Cuáles son las condiciones para el equilibrio rotacional?
4. ¿Qué es un centroide?
5. ¿Qué es una torca?
6. Describe cómo se define el signo de una torca para fuerzas coplanares.
7. ¿Qué es el centro de masa de un cuerpo?
8. ¿Cuál es la diferencia entre centro de masa y centro de gravedad?
RESUELVE LOS SIGUIENTES PROBLEMAS:
1. El paquete de la figura tiene un peso de 10N. Dibuje el diagrama de cuerpo libre del paquete de la cuerda BD y del anillo en B.
2. Encuentra la resultante del siguiente sistema de fuerzas, sabiendo que:
F1 : 200 N  = 45 º
F2 : 300 N  = 120 º
F3 : 150 N  = 210 º
3. Encuentra la resultante del siguiente sistema de fuerzas concurrentes y coplanares por el método analítico del triángulo, sabiendo que:
R = -F1 + F2
F1 =480N <160º
F2 =250N <80º
4. Un cuerpo de 100N se encuentra suspendido por medio de 2 cuerdas. Determina la tensión en cada una de ellas.
5. Determine las reacciones en los apoyos del siguiente sistema de fuerzas que se encuentran sobre una viga, considerando el peso de la misma sin
valor.
6. Determine el centroide de la siguiente figura:
7. Una regla graduada de un metro de largo queda en equilibrio si se coloca sobre un eje en la marca de los 50 cm. Si se le colocan encima dos
monedas en la marca de los 12 cm., la regla se equilibra al colocarla sobre la marca de los 45.5 cm. Si la masa de cada moneda es de 5 gramos,
¿cuál es la masa de la regla?
8. El andamio de la figura mide 3 m de largo y tiene una masa uniforme de 20 kg. Un albañil de 80 kg está parado a 1 m de uno de los extremos, y
un bulto de 25 kg de cemento está a 50 cm. del otro extremo. Calcular las dos fuerzas de resistencia ejercidas por los soportes del andamio.
9. El andamio de la figura mide 3 m de largo y tiene una masa uniforme de 20 kg. Un albañil de 80 kg está parado a 1 m de uno de los extremos, y
un bulto de 25 kg de cemento está a 50 cm. del otro extremo. Calcular las dos fuerzas de resistencia ejercidas por los soportes del andamio.
10. La viga de la figura mide 6 m de largo y tiene una masa uniforme de 20 kg. Está articulada en la pared mediante una bisagra y sujeta por una
cuerda en el otro extremo. De este último extremo cuelga un peso de 80 N. Si la tensión máxima que soporta la cuerda es de 900 N, calcular la
máxima sustancia que puede caminar sobre la viga un hombre de 70 kg a partir de la pared, de manera que la cuerda no se rompa.
11. Una escalera uniforme de 6 m y 20 kg, se apoya sobre una pared vertical. Si el coeficiente de fricción entre la escalera y el piso y entre la
escalera y la pared es, u = 0.73, encontrar el ángulo más pequeño para el cual la escalera no se resbala.
12. Un cuerpo de 0.6 toneladas, se encuentra suspendido por medio de dos cuerdas como se ve en la figura. Determine la tensión en cada una de
ellas.
13. Un puntal uniforme de 450 N de peso y 7.5 m de longitud está sostenido por un cable. El puntal se apoya en la pared y el cable forma un ángulo
de 300 con respecto al puntal, que está en posición horizontal. Si se cuelga del extremo derecho una carga de 2,200 N, ¿cuál es la tensión en el
cable?, ¿cuáles son las componentes horizontal y vertical de la fuerza ejercida por el pivote?
14. Una pelota de 100N cuelga de una cuerda unida a otras dos cuerdas que están sostenidas sobre una viga horizontal formando ángulos de 600 y
450 respectivamente. Calcule las tensiones que cuelgan de la viga.
MAQUINAS SIMPLES
Coloquialmente llamamos trabajo a cualquier actividad realizada que nos cueste algún tipo de esfuerzo. Por ejemplo el decir tengo mucho trabajo
en la oficina” se refiere a una gran cantidad de actividades pendientes, las cuales pueden no tener relación con la física.
Sin embargo en física el trabajo se define como el producto escalar del vector desplazamiento por el vector fuerza. La magnitud de este se
puede escribir como:
W = F.dcos
Realiza la siguiente actividad referente a maquinas simples:
PRACTICA 2. MAQUINAS SIMPLES
MATERIAL
Experimento 1.
Experimento 2
1 flexómetro
1 dinamómetro
1 transportador
1 plano inclinado variable
1 bloque de madera
1 Flexómetro
1 Dinamómetro
1 paquete de monedas de 300 gr. de masa
aproximadamente.
2 poleas dobles chicas
1 cutter
1 diurex o maskin tape
Hilo cáñamo
Preguntas guía
 Mencione 5 artefactos mecánicos que estén basados en el tornillo.
 Mencionen 5 aplicaciones de los sistemas de poleas.
EXPERIMENTO 1
1.- Jalen el bloque de madera con el dinamómetro a velocidad constante sobre el plano inclinado una distancia de 50 cm.
2.- Registren el valor del ángulo y la fuerza.
3.- Con los valores de distancia y fuerza, calcular el trabajo realizado. El ángulo al que se coloca el plano inclinado no se debe de tomar en cuenta
para calcular el trabajo.
4.- Cambien el ángulo y jalen nuevamente el bloque, a velocidad constante.
5.- Repitan el procedimiento anterior para 5 ángulos diferentes.
6.- Ordenen los datos de acuerdo a la siguiente tabla:
Ángulo
[º]
Distancia
[m]
Fuerza
[N]
Trabajo
[J]
7.- comparen los valore del trabajo para los diferentes ángulos. ¿Qué se puede decir de tal comparación?
EXPERIMENTO 2.
Sistema de poleas.
1.
Sujeten una polea a un punto fijo del techo.
2. armen cada uno de los siguientes sistemas. En todos los casos usen un paquete de monedas de 300 gr. Aproximadamente.
3. Coloques el punto de amarre de la pesa con el cordón al mismo nivel del punto de amarre del dinamómetro (solo para 1,3 y 4).
4. Jalen verticalmente hacia abajo con el dinamómetro y midan la fuerza registrada en el dinamómetro, la longitud que ascendió el paquete
de monedas y la longitud que avanzó el dinamómetro, así para cada sistema. Con los datos obtenidos calculen el trabajo de entrada, el de
salida y la eficiencia para cada sistema.
5. Se espera idealmente que si se tienen dos poleas, la fuerza invertida para subir el paquete sea dos veces menor que con una polea, si se
tienen tres poleas, la fuerza disminuirá tres veces y así sucesivamente. ¿Se cumple esto? Argumente de acuerdo a lo observado.
UNIDAD II. La Materia y sus Propiedades.
INTRODUCCIÓN
¿Que pesa más, un kilo de plomo o un kilo de algodón?
¿Que pesa más, un balón de fútbol inflado o desinflado?
¿Por qué hay objetos pequeños que pesan más que otros objetos más grandes?
Cuando intentamos describir el comportamiento de cualquier sistema físico, resultan de especial interés dos magnitudes físicas que son la masa y
la fuerza. Nos preguntamos, por ejemplo, qué le ocurre a un líquido cuando sobre él actúa cierta fuerza, o qué fuerzas sentimos cuando estamos
inmersos en un fluido, o qué tanto pesa un líquido o un gas. En todos estos casos estamos hablando directa o indirectamente de fuerza y de masa.
Existen otras dos magnitudes físicas que en cierta forma sustituyen a la masa y a la fuerza: se trata de la densidad y la presión. Esto se debe a
que por ejemplo en los fluidos se tiene en general una gran extensión, y nos interesa averiguar el comportamiento local del fluido. Por ejemplo, si
nos referimos al mar, por lo general no nos interesa saber la masa total del mar, sino cuanta masa hay en cierta región, por ejemplo en una unidad
de volumen; o bien, si nos interesa saber las fuerzas que un líquido ejerce sobre las paredes del recipiente que lo contiene, resulta útil pensar en
la fuerza ejercida sobre cada centímetro cuadrado de superficie. De esta manera, si estamos en Acapulco en la playa y nos interesa averiguar si
cierto objeto va a flotar, (además de hacerlo experimentalmente y ya), no es necesario saber la masa de agua del Océano Pacífico, sino que basta
con saber la densidad del agua de mar en Acapulco. Esto da origen a los conceptos de densidad y presión, que están íntimamente relacionados con
la masa y la fuerza respectivamente. Con lo anterior no debe pensarse que los conceptos de densidad y presión son exclusivos de los fluidos. Se
utilizan también para los sólidos, pero es cierto que son especialmente útiles en los fluidos. ¿Por qué hay cuchillos que cortan mejor que otros?,
¿Por qué unas cucharas recuperan su forma después de que las doblas y otras quedan deformes?
¿Por qué se dobla un trampolín cuando un clavadista camina sobre él?
La respuesta a estas preguntas está en las propiedades físicas de los materiales con los que están hechos el cuchillo, la cuchara y el trampolín. De
hecho, en la naturaleza no existen los cuerpos perfectamente rígidos. Cualquier cuerpo sufre una deformación cuando se somete a la acción de
fuerzas; lo que sucede es que en muchas ocasiones estas deformaciones pueden ser tan pequeñas que nos resultan imperceptibles. Para muchas
aplicaciones tecnológicas e incluso en muchas ramas de la ciencia, el estudio de la relación entre las fuerzas que actúan sobre el cuerpo y los
cambios resultantes en su configuración son de gran importancia. Un ejemplo muy importante es el diseño de estructuras. Un ingeniero debe ser
muy cuidadoso en el estudio y el manejo de los efectos del peso de los autos y camiones que pasarán sobre un puente y sobre la configuración de
los materiales que usará para construirlo. Un ingeniero de sonido necesita decidir los materiales que usará al diseñar una sala de conciertos de
manera que pueda evitar la formación de eco dentro de la misma. Pero el diseño de estructuras no es la única área en la que el estudio de las
deformaciones de los cuerpos bajo el efecto de diferentes fuerzas es importante. Un médico, por ejemplo, requiere tomar decisiones acerca de
la tensión que usará para tratar la lesión de un futbolista, o el peso que una persona puede soportar durante una terapia muscular; los físicos se
interesan en las posibilidades de
1. Se tienen dos piezas cúbicas macizas hechas de la misma madera. Una de ellas tiene 2 cm. de lado y la otra 4 cm. de lado. ¿Qué tanto más
masiva es una que la otra?
2. La densidad relativa de un cuerpo es 2.3 y su masa es de 6.9 kg. Calcula su volumen.
3. Una cubeta cilíndrica de 15 cm. de radio y 20 cm. de altura está totalmente llena de un líquido. La masa de la cubeta vacía es de 2 kg y llena es
de 28 kg. Encuentra la densidad del líquido y exprésala en g/cm3 y en kg/m3.
4. Una tabla de madera de 2 m de largo, 40 cm. de ancho y 5 mm de grosor tiene una densidad relativa de 0.8. Encuentra su masa en kg.
5. Un meteorito esférico de 0.5 km de radio cae a la Tierra y los científicos determinan que su densidad media es de 4.5 g/cm 3. Encuentra la
masa del meteorito.
6.
Explica la diferencia entre un golpe de karate y uno de box en términos del esfuerzo y la tensión.
7.
Un resorte se estira 4 cm. cuando cuelga una carga de 10N. ¿Cuánto se estirara si se agrega un resorte idéntico que también sostenga a la
carga. No tomes en cuenta los pesos de los resortes.
8.
Si cierto resorte se estira 4 cm. Cuando se cuelga una carga de 10N, ¿Cuánto se estirara si se corta a la mitad y se le cuelga 10N?
9.
Determinar el modulo de elasticidad de un resorte si al recibir un esfuerzo de 450N se deforma 35 cm.
10.
Calcule la carga máxima que se le puede aplicar a un alambre de acero templado de 1.8 cm. De diámetro para rebasar su límite elástico;
determine el alargamiento que sufrirá si se le aplica la carga máxima calculada y tiene una longitud inicial de 1.2m. (modulo de young 20 x 1010
N/m2 y limite elástico 5 x 108 N/m2).
AUTOEVALUACION
 ¿Qué sucede con el volumen de un pan cuando se comprime?¿Con la masa?¿Con la densidad?
 ¿Qué es mas denso algo que su densidad es de 1000 Kg./m3 o algo cuya densidad es de 1 gr./cm3? Define tu respuesta.
 ¿Por qué decimos que un resorte es elástico?
 Supón que perforas agujeros horizontales en la rama de un árbol ¿Dónde se debilitarán menos los agujeros a la rama, en la parte superior,
en la parte media o en la parte inferior?
 ¿Por qué es mas fácil que un pollo pique su cascaron desde el interior para salir, que otro pollo pique desde afuera?
 ¿Qué es la capa neutra en una viga que sostiene una carga?
 Cuando se sumerge mucho, una ballena se comprime en forma apreciable debido a la presión del agua que lo rodea. ¿Qué sucede con la
densidad de la ballena?
 ¿Por qué un resorte colgante se estira mas arriba que abajo?
 Si el resorte anterior soporta un gran peso cambia su esquema.
UNIDAD III. FLUIDOS EN REPOSO Y MOVIMIENTO
HIDROSTATICA
A diferencia de un sólido un líquido puede fluir. Las moléculas que forman un liquido están confinadas a posiciones fijas, como en los sólidos, sino
que se pueden mover libremente de una posición a otra deslizándose entre si. Mientras que un sólido conserva una forma determinada, un líquido
toma la forma del recipiente que lo contiene. Las moléculas de un líquido están cerca unas de otras, y resisten mucho las fuerzas de compresión.
Los líquidos, como los sólidos, son difíciles de comprimir.
Explica las características de los líquidos:
Viscosidad
____________________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________
Tensión Superficial
____________________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________
Cohesión
____________________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________
Adherencia
____________________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________
Capilaridad
____________________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________
Define los siguientes conceptos:
Densidad:
____________________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________
Peso Especifico:
____________________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________
Presión:
____________________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________
ACTIVIDAD EXPERIMENTAL
TENSIÓN SUPERFICIAL.
Objetivo: Identificar el fenómeno de tensión superficial en diferentes líquidos.
Materiales:
Preguntas para reflexionar:
Botellas de boca pequeña
Colador
Cuándo observas un mosquito en el agua, ¿Se hunde?
Si agregas alfileres a un vaso de cristal lleno de agua ¿Este se derramara?
Sustancias:
Agua
Aceite
Alcohol de caña
En la superficie de un líquido, las fuerzas que mantienen unidas a las moléculas producen un fenómeno que sugiere la existencia de una membrana
estirada en la superficie del líquido, que lo obliga a ocupar un volumen tan pequeño como sea posible. Este fenómeno se denomina tensión
superficial y lo habrás observado cuando un mosquito se posa en el agua sin hundirse o cuando una aguja de acero flota en la superficie del agua, a
pesar de que el acero es varias veces más denso que el agua.
PROCEDIMIENTO:
1.2.3.4.-
llena la botella con agua corriente hasta ¾ de su capacidad.
Inviértela sobre el colador
Observa que sucede con el agua
Repite el experimento con aceite y alcohol con botellas de diferentes formas.
Anota tus observaciones en el siguiente cuadro:
SUSTANCIAS
OBSERVACIONES
AGUA
ACEITE
ALCOHOL
BOTELLAS DE
DIFERENTES
FORMAS
CUESTIONARIO
¿Cómo se llama la fuerza que origina la tensión superficial?
¿Se puede apreciar que sustancias tienen mayor tensión superficial? ¿Por que?
Si varía el tamaño del colador, ¿Habrá diferencias en los resultados observados?
Menciona 5 fenómenos en los que se aprecie la tensión superficial:
¿Cómo se puede romper la tensión superficial en el agua?
ACTIVIDAD EXPERIMENTAL
DENSIDAD
INTRODUCCION
OBJETIVO: Demostrar experimentalmente la propiedad
de la densidad en los líquidos y cómo ésta influye para que
algunos líquidos sean más ligeros que otros (Principio de
Arquímedes). Asimismo, verificar cómo la fuerza de
empuje ejercida en el seno de un líquido se realiza
dependiendo del peso del objeto y de la fuerza que ejerce
hacia arriba el líquido donde se encuentra.
MATERIAL:
1 Frasco de 500 ml
1 Jeringa de 5 ml
1 Agitador de vidrio
1 Probeta graduada
Agua
Alcohol
Aceite vegetal comestible
Colorante vegetal que se
agregará al aceite (opcional)
La presión en un líquido es directamente
proporcional a la profundidad y al peso
específico del mismo. El empuje de abajo
hacia arriba, experimentado por un cuerpo
que se sumerge en un líquido, es igual al peso
del líquido que desaloja. Considerando el
principio
de
Arquímedes,
un
cuerpo
sumergido en un líquido está sometido
básicamente a dos fuerzas: la de su peso y la
del empuje hacia arriba que ejerce el líquido
sobre él. De acuerdo con lo establecido: un
cuerpo flota cuando su peso es menor al
empuje que recibe el líquido donde se
sumerge totalmente, y se hunde si su peso es
mayor al empuje hacia arriba que recibe el
líquido donde se encuentra y, por ultimo un
cuerpo se mantiene en equilibrio cuando su
peso y el de empuje que recibe son iguales.
PROCEDIMIENTO:
1.-
Mezcla
perfectamente en un
frasco de 500 ml de
capacidad, 60 por ciento
de agua (300 ml) con 40
por ciento de alcohol
(200ml)
3.- si la esfera formada no
esta en el centro del
frasco, se puede agregar
mas agua para que suba, o
más alcohol para que baje.
También es posible darle
color si al aceite antes d
introducirlo al líquido para
que se pueda observar con
mayor
claridad
y
el
experimento resulte mas
vistoso.
2.- llena una jeringa con aceite e
introduce la aguja de ésta hasta el
centro del frasco que contiene el
líquido e inyecta el contenido con
mucha precaución para que el
aceite no se disperse. Se deberá
ir formando una esfera perfecta
en el centro del vaso. Si deseas
una esfera grande, será necesario
agregar mas aceite poco a poco.
Explica lo observado y ¿porque?
AUTOEVALUACIÓN:
1. ¿Qué es la densidad?
2. ¿Qué tipo de propiedad se está demostrando?
3. ¿En qué consiste el principio de Arquímedes?
4. ¿Por qué el aceite adquiere la forma esférica?
5. ¿Qué sucede si el aceite sube hasta la superficie?
Resuelve los siguientes problemas:
1500 kg de plomo ocupan un volumen de 0.13274 m3. ¿Cuánto vale su densidad?
¿Cuál es la masa y el peso de 10 litros de mercurio? Dato: ρ = 11300kg/m3
Calcular el peso especifico del oro, cuya densidad es de 19300 kg/m 3
¿Qué volumen en metros cúbicos y litros ocuparán 1000 kg de alcohol con una densidad de 790 kg/m3
Cuál es la presión que se aplica sobre un líquido encerrado en un tanque, por medio de un pistón que tiene un área de 0.02 m 2 y aplica una
fuerza de 100 N
Calcular el área sobre la cual debe aplicarse una fuerza de 150 N para que exista una presión de 2000 N/m2
Determine la presión hidrostática que existirá en una prensa hidráulica a una profundidad de 3 y 6 m respectivamente. Dato: ρh2o =
1000kg/m3
¿Cuál será la presión hidrostática en el fondo de un barril que tiene 0.9 m de profundidad y está lleno de gasolina cuya densidad es de
680 kg/m3
Al medir la presión manométrica con un manómetro de tubo abierto se registró una diferencia de alturas de 7cm de Hg. Cuál es el valor
de la presión absoluta en:
a) mm de Hg
b) cm. de Hg
c) N/m2
Calcular la fuerza que se aplica en un émbolo menor de una prensa hidráulica de 10 cm 2 de área, si en el émbolo mayor con un área de
150cm2 se produce una fuerza de 10 500N.
Un prisma rectangular de cobre, de base igual a 36 cm2 y una altura de 10 cm., se sumerge hasta la mitad, por medio de un alambre, en un
recipiente que contiene alcohol.
a) ¿Que volumen de alcohol desaloja?
b) ¿Qué empuje recibe?
c) ¿Cuál es el peso aparente del prisma debido al empuje, si su peso real es de 31.36 N?
Dato: ρ alcohol = 790 kg/m3
ACTIVIDAD 3
PRESION HIDROSTATICA
OBJETIVO:
Calcular la carga de agua que soporta un objeto que se encuentra
en el fondo de un recipiente.
MATERIALES
1 buzo de plástico
1 recipiente de plástico
Transparente
1 regla
SUSTANCIAS
Agua
PREGUNTAS PARA REFLEXIONAR
¿Qué sensación siente una persona cuando se sumerge hasta el fondo de una
alberca?_____________________________________________________________________________________________________
_____ _____________________________________________________________________________________________________
¿A que cargas o pesos crees que este sujeta la persona en el fondo de la
alberca?_____________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________
En un fluido no puede ejercerse una fuerza tangencial. La única fuerza que puede recibir un fluido ha de ser perpendicular a su superficie. Por
consiguiente, las paredes del recipiente que contienen dicho fluido imprimen una fuerza perpendicular contra éste. La fuerza total recibida por el
fluido depende del área total sobre la que actúa. De manera que la fuerza total se encuentra multiplicando la fuerza perpendicular por el número
de unidades de área. A esta fuerza por unidad de área perpendicular a la superficie se llama presión hidrostática. También se tiene que la presión
a una profundidad h está dada por:
Ph = g h
P = Pa + g h
Observa la ecuación de la presión.
¿Cuál es la única variable de la cual depende la presión hidrostática?
PROCEDIMIENTO
1.
Llena con agua el recipiente de plástico
Transparente hasta tres
Cuartas partes de su capacidad.
2.
Coloca el buzo de plástico en el fondo del
Recipiente.
3.
Mide la altura que hay entre la cabeza del
Buzo y el nivel del líquido.
Anota esta altura en la tabla.
ACTIVIDAD EXPERIMENTAL
PRINCIPIO DE PASCAL
OBJETIVO:
Comprobar como se puede aumentar la fuerza mediante un
sistema hidráulico para satisfacer necesidades de trabajo.
Puntos para reflexionar en equipo
MATERIALES:
Una jeringa de 3 ml (A1)
Una jeringa de 20 ml ( A2)
Una manguera transparente
Un objeto de 500 gr.
Para comentar en grupo: ¿cómo supones que funcionan los
frenos de un automóvil?
SUSTANCIAS:
Aceite para muebles rojo
(80 ml aproximadamente)
Si dos tubos verticales de diferente sección transversal se comunican entre sí y se llenan parcialmente
con un líquido, de modo que presenten dos superficies libres al mismo nivel, la aplicación de una presión
adicional a una de ellas se transmite sin pérdida a la otra. Este enunciado se conoce como Principio de
Pascal.
Este Principio se utiliza en muchos aparatos, incluyendo los frenos hidráulicos de los automóviles
modernos. Las aplicaciones del Principio de Pascal son evidentes. La prensa hidráulica funciona porque
tiene dos cilindros de áreas diferentes conectadas entre sí. En el caso de los frenos de un automóvil, la
presión que se ejerce en un cilindro lleno de líquido al oprimir el pedal se transmite por medio de tubos a
pistones de mayor área para acumular grandes fuerzas de frenado.
PROCEDIMIENTO
1.- Mide el área de los émbolos
de las jeringas (A1 y A2).
2.- Construye el siguiente
Dispositivo con las dos
jeringas y con la manguera de
hule llena de aceite rojo.
3.- Coloca un peso de 500 g sobre
la jeringa chica (m1)
4.- Observa si el émbolo de la
jeringa grande se
eleva (fuerza de equilibrio: f2)
MEDICIONES, CALCULOS Y TABLAS.
Área del émbolo de
la jeringa chica
A1 =
m
Área del émbolo de
la jeringa grande
A2 =
m
Fuerza aplicada en
la jeringa chica
F1 = (m1) (g) = (
F1 =
Fuerza de
equilibrio
F2 =
Kg) (9.8 m/s2)
N=
Cuestionario:
¿Concuerda el resultado del experimento con el Principio de Pascal?
¿Por qué?
¿Por qué cuando existe una fuga de líquido en un pistón de un freno hidráulico dejan de funcionar los otros tres pistones?
Anota otras tres aplicaciones del Principio de Pascal.
¿Qué significa la ventaja mecánica de una máquina?
Divide F2 entre F1 y con ello obtendrás la ventaja mecánica. Anota el resultado.
Escribe lo que hayas aprendido en esta práctica:
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ACTIVIDAD EXPERIMENTAL
PRINCIPIO DE ARQUIMIDES
OBJETIVO:
Comprobar
cuantitativa y cualitativamente el
principio de Arquímedes
MATERIALES:





2 vasos de vidrio transparente
Probeta de 100 ml
Objeto que flote en el agua
1 vaso de precipitado de 500 ml
Dinamómetro
SUSTANCIAS:
Agua
Sal de mesa
2 huevos crudos
PUNTOS PARA REFLEXIONAR:
Si sumergieras un huevo en un vaso con agua
pura y otro en un vaso con agua salada ¿que
crees que ocurriría?
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
Es bien sabido que los cuerpos cuya densidad
relativa es menor que la unidad flotan en el agua.
Esto nos remite al importante concepto de flotación.
Éste se explica a partir del principio de Arquímedes,
el cual postula que si el peso de un cuerpo es menor
al del fluido que lo desplaza al sumergirse, el cuerpo
flotará en el fluido y se hundirá si es más pesado. En
realidad el principio de Arquímedes enuncia la
siguiente conclusión “Todo cuerpo sumergido en un
fluido está sometido a una fuerza igual al peso del
fluido desalojado”. En este principio se basa el
funcionamiento de un tipo de hidrómetro empleado
en los talleres eléctricos para determinar el peso
específico de las baterías de los automóviles. Un
flotador se hunde o no hasta cierta señal,
dependiendo del peso especifico de la solución en la
que flota. Así puede determinarse el grado de carga
eléctrica de la batería, pues depende del peso
específico de la solución.
EXPERIMENTO A
1.
2.
- Llena el vaso de vidrio con
agua hasta tres cuartas
partes de su capacidad.
- Introduce en él un huevo
crudo. ¿Crees que se hundirá
o flotará? Observa y anota
en la tabla correspondiente
EXPERIMENTO B
1
Llena otro vaso con agua
hasta tres cuartas partes de
su capacidad.
2
3
.Disuelve en el agua
doce cucharadas de
sal de mesa.
.Introduce el otro huevo en
este vaso. ¿Crees que se
hundirá o que flotará?
Observa y anota en la
tabla correspondiente.
¿Qué le pasa al huevo
EXPERIMENTO C
Llena un vaso de
precipitado de 500 ml
con agua.
1
.
2
Coloca una probeta
de 100 ml debajo del
vertedero
.
3
4
Introduce un objeto que flote,
el cual estará sujeto a un
dinamómetro que marcará la
fuerza aparente.
Lee la cantidad de agua que se
depositó en la probeta al agregar
el objeto (v).
MEDICIONES, CALCULOS y TABLAS
¿Qué le pasa al huevo en el
Experimento A?
¿Qué le pasa al huevo en el
Experimento B?
Cantidad de agua recolectada en la
probeta del experimento C
Fuerza de empuje
m3
ml
W = vρ g =
W=(
m3) (
W=
CUESTIONARIO:
Explica porque los resultados de los experimentos A y B son diferentes:
¿Qué es la fuerza aparente?
¿Por qué quienes se ahogan primero se hunden y después de pocos días flotan?
¿Cómo emerge y sumerge un submarino?
¿Por qué permanece sumergido un submarino a una profundidad fija?
Kg/m3) (9.8 m/s2)
N
HIDRODINAMICA
Define los siguientes conceptos y cual es su representación matemática:
Gasto:_______________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________
Flujo:_______________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________
Ecuación de
continuidad:___________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________
¿Qué es un tubo de Pitot y un tubo de Venturi?
____________________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________
¿Cómo se aplica el principio de Bernoulli al vuelo de los aviones?
¿Por qué una pelota que gira tiene trayectoria curva en el aire?
¿Por qué los barcos que pasan uno junto al otro en mar abierto corren el riesgo de sufrir una colisión lateral?
RESUELVE LOS SIGUIENTES PROBLEMAS REFERENTES AL TEOREMA DE BERNOULLI. Y TORICELLI
Calcular el gasto de agua por una tubería, así como el flujo, al circular 4m3 en 0.5 minutos. Dato: ρh2o = 1000kg/m3
Para llenar un tanque de almacenamiento de gasolina envió un gasto de 0.1 m3/s durante un tiempo de 200 s. ¿Qué volumen tiene el
tanque?
Calcular el tiempo que tardara en llenarse una alberca, cuya capacidad es de 400 m 3 si se alimenta recibiendo un gasto de 10l/s. Dar la
respuesta en minutos y horas.
Determine el gasto de petróleo crudo que circula por una tubería de área igual a 0.05 m 2 de su sección transversal y la velocidad de
liquido es de 2 m/s.
¿Cuál es el gasto de agua en una tubería que tiene un diámetro de 3.81 cm., cuando la velocidad del líquido es de 1.8 m/s
Calcular el diámetro que debe tener una tubería para que el gasto sea de 0.02 m 3/s a una velocidad de 1.5 m/s
Por una tubería de 5.08 cm. De diámetro, circula agua a una velocidad de 1.6 m/s. Calcular la velocidad que llevará el agua, al pasar por un
estrechamiento de la tubería donde el diámetro es de 4 cm.
Determine la velocidad con la que sale un líquido por un orificio localizado a una profundidad de 2.6m en un tanque de almacenamiento.
Para medir la velocidad de la corriente en un río se introduce en un tubo de Pitot, la altura a la que llega el agua dentro del tubo es de 0.2
m ¿A qué velocidad va la corriente?
En la parte mas ancha de un tubo de Ventura hay un diámetro de 10.16 cm. y una presión de 3 x 10 4 N/m2. en el estrechamiento del tubo,
el diámetro mide 5.08 cm. y tiene una presión de 1.9 x 10 4 N/m2.
a) ¿cuál es la velocidad del agua que fluye a través de la tubería?
b) ¿Cuál es el gasto?
c) ¿Cuál es el flujo?
OBJETIVO: Demostrar el
principio de Bernoulli
ACTIVIDAD EXPERIMENTAL
PRINCIPIO DE BERNOULLI
MATERIAL:
Cinta adhesiva
Tijeras
Popote
Cono de papel
(para tomar agua)
Pelota de unicel
de 3 cm. de
diámetro
PROCEDIMIENTO:
1.- Corta el popote por la mitad, toma el
cono de papel y con las tijeras has un
pequeño orificio en el vértice, de tal manera
que el popote pueda pasar a través de él de
manera apretada.
2.- Pasa el popote por el orificio de tal
manera que dentro del cono solo que de
medio centímetro.
3.- Pega el popote al cono con cinta
adhesiva. Ahora toma la pelota y colócala
dentro del cono. Después voltea esta
estructura. ¿Qué pasa con la pelota?
¡Se cae la pelota!
¿Qué pasa si soplas a través del popote y sueltas la pelota?
¿A qué atribuyes lo ocurrido?
¿Qué pasará con la presión del aire cuando su velocidad es pequeña?
¿Qué pasa si dejas de soplar?
Explica lo ocurrido en la actividad y lo que
aprendiste de ella.
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OBJETIVO: Calcular la velocidad de
un chorro de agua y el gasto que sale
de un orificio del fondo de un
recipiente a 70 cm de altura sobre el
piso.
ACTIVIDAD EXPERIMENTAL
PRINCIPIO DE TORICELLI
MATERIALES:
SUATANCIAS:
Cubeta de 19.3 litros con conexión a manguera
Recipiente de agua con capacidad aproximada
de un galón
Vernier
Cinta métrica
Mesa o banco de 70 cm de altura
Cronómetro
18 litros de agua
El Principio de Torricelli establece: “La velocidad con la
que sale un líquido por el orificio de un recipiente es igual a
la que adquiriría un cuerpo que se dejara caer libremente
desde la superficie libre del líquido hasta el nivel del
orificio”. Este principio fue desarrollado con base en el
Teorema de Bernoulli, y su ecuación es la siguiente:
TABLA DE CÁLCULOS Y MEDICIONES
PROCEDIMIENTO:
1. En la cubeta haz un orificio del tamaño de
la conexión a la manguera
(aproximadamente 1 cm2) e insértale la
conexión lo más cercana posible del fondo.
2. Coloca la cubeta sobre la mesa o banco, la
cual debe estar sobre el piso.
3. Tapa el orificio y llena la cubeta con 18
litros de agua.
4. Mide la altura de la columna de agua.
5. En el piso coloca un recipiente para recibir
el agua que cae del orificio.
6. Manteniendo el nivel del agua, destapa el
orifico y deja salir el chorro de agua.
7. Para comprobar la cantidad de gasto mide
el volumen que se deposita en el recipiente
2 en un determinado tiempo.
Gravedad
Altura de la columna
de agua en la cubeta
Velocidad de agua
Área de conexión a
mangueras
Gasto teórico
Conversión de m3/s a
Lt/min
Comprobación de la
Cantidad de gasto
Gasto Experimental
g = 9.8 m/seg2
h=
m
v = 2gh
v=
m/s
A = m2
Q=Av=(
Q = m3/s
Q=Av=
m2) (
m/s)
lt/min
Volumen que se depositó en un
minuto
V=
t
lt
min
CUESTIONARIO:
As escuchado la historia del niño holandés que salvo a su pueblo tapando con un dedo un agujero que descubrió en dique:
¿Cómo hizo el niñito para aguantar la presión del Mar del Norte?
¿Qué pasaría con la velocidad del chorro de agua si no se mantiene el nivel del agua constante?
¿La cantidad de gasto teórico fue igual al gasto experimental?
Explica por qué.
Investiga en qué procesos industriales se aplica el Principio de Torricelli.
UNIDAD IV
TERMOLOGIA
4.1 TERMOMETRÍA
INTRODUCCION
La sensación de calor o de frío está estrechamente relacionada con nuestra vida cotidiana, sin embargo, el calor es algo más que
eso. En el siglo XVIII los físicos lo consideraban como un fluido invisible sin sabor, olor ni peso; lo llamaban calórico y de él solo conocían
sus efectos: cuanto más caliente estaba un cuerpo, más fluido o calórico tenía. Cuando el calórico fluía en una sustancia, ésta se expandía
debido a que ocupaba un lugar en el espacio, y cuando el calórico salía la sustancia se enfriaba se contraía. Finalmente, consideraron que el
calórico no podía ser creado ni destruido, razón por la cual no era posible formarlo a partir de alguna cosa ni podía ser destruido por otra.
A finales del siglo XVIII Benjamín Thompson descubrió, al barrenar un cañón, que la fricción produce calor. Más adelante, Joule
demostró que cuando se proporciona energía, ya se por fricción, corriente eléctrica, radiación o cualquier otro medio, para producir trabajo
mecánico, éste puede ser transformado en una cantidad equivalente de calor. Con estas investigaciones se desechó la Teoría del Calórico
para explicar qué era el calor, Actualmente, se interpreta al calor como una energía en tránsito que fluye de cuerpos a mayor
temperatura a los de menor temperatura.
Cuando tocamos un cuerpo lo podemos sentir caliente o frío según la temperatura que tenga, así como la capacidad para conducir
calor. Nuestro organismo no detecta la temperatura, sino pérdidas o ganancias de calor. Si sentimos que un cuerpo está muy frío es por que
nuestro organismo le está transmitiendo mucho calor.
La temperatura es una cantidad física que indica qué tan caliente o fría está una sustancia y se mide con un termómetro. Al
suministrarle calor a una sustancia, no sólo se eleva la temperatura, también se producen alteraciones en varias de sus propiedades. Por
tanto, al variar la temperatura, las sustancias se dilatan o se contraen, su resistencia eléctrica cambia y si se trata de un gas, su presión
varía.
Ilustra cuales son las escalas utilizadas en Celsius, Kelvin y Fahrenheit.
A continuación escribe cuales son las expresiones utilizadas en la conversión de temperaturas entre una escala y otra.
Realiza las siguientes conversiones según se pida:
50ºC a K
120ºC a K
380 k a ºC
210 k a ºC
60ºC aºF
98ºC a ºF
50ºF a ºC
130ºF a ºC
ACTIVIDAD EXPERIMENTAL
DILATACIÓN LINEAL
MATERIALES:
Objetivo: Determinar de que
manera el tamaño de los cuerpos se
ve afectado por los cambios de
temperatura.
1m de alambre delgado de cobre
1 tuerca
1 regla graduada
1 soporte rectangular
Vela y cerillos
PUNTOS PARA REFLEXIONAR:
Habrás notado que en tiempo de calor los anillos que usas en tus dedos te aprietan o ya no te quedan, y en tiempo de frío te
vuelven a quedar o te quedan flojos. Analiza y responde en equipo las siguientes preguntas relacionadas con el fenómeno
citado:
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¿Influirá el cambio de temperatura?
¿Ocurrirá lo mismo en diferentes materiales?
¿Qué pasa con la energía en este fenómeno?
¿Qué dimensiones se modifican?
___________________________________________________________________________________________
MODELO
El efecto más común que produce un cambio de temperatura
sobre los cuerpos es una modificación en su tamaño. Con
pocas excepciones, todas las sustancias o materiales
aumentan su tamaño cuando la temperatura aumenta. Los
átomos en un sólido se mantienen unidos en un arreglo regular
debido a la acción de fuerzas eléctricas. A cualquier
temperatura los átomos vibran con cierta frecuencia y
amplitud. De ahí que si la temperatura aumenta suceda lo
mismo con la amplitud de la vibración atómica, dando como
resultado un cambio que modifica todas las dimensiones
del sólido. El cambio en alguna dimensión del sólido se
llama dilatación lineal. El cambio proporcional en longitud
está dado por los siguientes términos:
PROCEDIMIENTO:
1.- Amarra el alambre de cobre al soporte, a una altura
tal que la vela pueda calentarlo (ver figura A).
2.- Cuelga la tuerca a la mitad del alambre
3.- Mide la altura del alambre en el punto en que la tuerca
está unida a él (h1). Anota el dato en la tabla.
4.- Encienda la vela y comienza a calentar la tuerca.
5.- Después de un rato, mide la altura en que la tuerca
está unida al alambre (h2). Anota el dato en la tabla.
En donde
es la constante de proporcionalidad y se llama
coeficiente de dilatación lineal y es específico de cada
material. Con base en las respuestas que obtuviste con tus
compañeros, y siguiendo el modelo que proporciona la física,
trataremos de comprobar experimentalmente el efecto del
cambio de temperatura en el tamaño de los cuerpos.
6.- Cuando el alambre se enfrié, vuelve a medir la altura
(h3).
CUESTIONARIO:
¿A qué se debe la diferencia de alturas después de calentar el alambre?
¿Qué pasa cuando se enfría el alambre? y ¿qué relación tiene este hecho con h 3?
Un vaso de vidrio Pyrex se rompe más difícilmente, cuando se calienta, que un vaso de vidrio ordinario.
¿Cómo se relaciona este fenómeno con los coeficientes de dilatación de estos dos materiales?
Investiga la aplicación de la dilatación lineal en banda bimetálica:
¿En qué podrías aplicar el concepto de dilatación lineal?
4.2 CALORIMETRIA
A continuación realiza un mapa mental de las formas de propagación del calor.
Investigar cuales son las expresiones matemáticas de calor latente, calor especifico y calor latente para poder realiza los siguientes problemas
referentes a esos conceptos.
¿Qué cantidad de calor se debe aplicar a una barra de plata de 12 kg para que eleve su temperatura de 22º C a 90º C?
600 gr. de hierro se encuentran a una temperatura de 20º C. ¿Cuál será la temperatura final si le suministran 8000 calorías?
¿Qué cantidad de calor necesitan 60 gr. De agua para que su temperatura aumente de 25º C a 100º C?
Determine las calorías requeridas por una barra de cobre de 2.5 Kg. para que su temperatura aumente de 12ºC a 300ªC:
Determine el calor específico de una muestra metálica de 400 gr. Si al suministrarle 620 calorías aumentó su temperatura de 15ºC a 65ºC. (Buscar
de que sustancia se trata en cuadro de calores específicos)
2 kg. De agua se enfrían de 100ºC a 15ºC ¿Qué cantidad de calor cedieron al ambiente?
Calcular la cantidad de calor que se requiere para cambiar de 100 gr. De hielo a – 15ºC en agua a 0ºC:
Calcular la cantidad de calor que se requiere para cambiar 100 gr. De hielo a -10ºC en vapor a 130ºC:
4.3 TERMODINÁMICA
La Termodinámica es la rama de la física que se encarga del estudio de la transformación del calor en trabajo y viceversa.
Realiza un cuadro conceptual de un sistema termodinámico:
Enuncia la primera Ley de la Termodinámica y si expresión matemática.
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RESUELVE LOS SIGUIENTES PROBLEMAS:
A un sistema formado por un gas encerrado en un cilindro con émbolo, se le suministran 200 calorías y realiza un trabajo de 300
joules. ¿Cuál es la variación de la energía interna del sistema expresada en joules?
Determine la variación en la energía interna de un sistema al recibir 500 calorías y realiza un trabajo de 800 joules.
A un gas encerrado en un cilindro hermético, se le suministran 40 calorías, ¿Cuál es la variación de su energía interna?
Sobre un sistema se realiza un trabajo equivalente a 1000 joules y se le suministran 600 cal. Calcular cuál es la variación de su
energía interna.
Un gas es encerrado en un cilindro hermético y se le suministran 100 cal. Calcular:
a) ¿Cuál es la variación de su energía interna?
b) ¿Realiza trabajo?
Un sistema varía su energía interna en 300 J al efectuarse un trabajo de -700 J. determinar la cantidad de calor que se transfiere
en el proceso, señalando si lo cedió o lo absorbió el sistema.
Determine la variación de energía interna de un sistema cuando sobre él se realiza un trabajo de 50 J, liberando 20 cal al
ambiente.
Define la segunda ley de la termodinámica:
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Definición de la tercera ley de Termodinámica:
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Definición de Eficiencia en Máquinas térmicas:
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Realiza un mapa mental de la clasificación de Máquinas Térmicas:
Realiza los siguientes problemas:
Determina la eficiencia de una máquina térmica que recibe 6.9 x 10 6 cal, realizando un trabajo de 8.98 X 106 J
Determina en joules el trabajo producido por una máquina térmica con una eficiencia de 20% cuando se le suministran 8.7 x 10 5
A una máquina térmica se le suministran 2.5 x 10
4
cal de las cuales 1.58 x 104 cal se disipan en la atmósfera.
Calcular:
a) ¿Cuál es su eficiencia?
b) ¿Qué cantidad de trabajo produce en joules?
Calcular la eficiencia máxima de una máquina térmica que utiliza vapor a 450ºC y lo expulsa a 197ºC
Determinar la temperatura en ºC de la fuente fría en una máquina térmica que trabaja con una eficiencia de 25% y su temperatura
en la fuente caliente es de 390ºC.
En una máquina térmica se emplea vapor producido por la caldera a 240ºC, mismo que después de ser utilizado para realizar trabajo
es expulsado al ambiente a una temperatura de 110ºC. Calcular la eficiencia máxima de la máquina expresada en porcentaje.
Calcular en joules el trabajo que producirá una máquina térmica cuya eficiencia es del 22%, al suministrarle 4.5