Folder de física

31

description

Folder de física

Transcript of Folder de física

Page 1: Folder de física
Page 2: Folder de física

Campo de Ciencia y Tecnología

1

Actividad 1

Consultar el siguiente enlace y escribe que aplicaciones tiene el principio de Pascal. http://www.youtube.com/watch?v=oHZuAUfw9Eg&feature=related

Respuesta: el principio de Pascal tiene aplicaciones en la prensa hidráulica, en los ascensores y en las grúas.

Actividad 2

Como varia la presión en una prensa hidráulica si se cambia la fuerza, o el área de los tubos comunicados. http://demonstrations.wolfram.com/TheHydraulicPress/

Actividad 3

1) Un edificio de 2x10 3toneladas de masa descansa sobre una plataforma de concreto de 9x10 2 m 2 de área. Calcular la presión que el edificio ejerce sobre la tierra. Datos:

3 6

2

2 2

2*10 2*1010 /9*10?

m Tn kgg m sA mp

1 1000Tn kg 10002000 * 2.000.000

1kgTn kg

Tn

6 2

2 2

(2*10 )(10 / ) 22.222, 229*10

kg m sp Pam

2) Calcular la presión que efectúa sobres una tabla la punta de un alfiler de 0,2mm de

área, si se le aplica verticalmente hacia abajo una fuerza de 10N. Datos:

10,2 * 0,00021000

mmm mmm

Page 3: Folder de física

Campo de Ciencia y Tecnología

2

FPA

10

0,0002NP

m

50.000P pa

3) Calcular la presión que produce una puntilla sobre una tabla, si el área de la punta es 2,6m 2 y se le aplica verticalmente hacia abajo una fuerza de 10N.

22 2

2

12,6 * 0,00000261.000.000

mmm mmm

FPA

2

100,0000026

NPm

3846153.846P pa

4) Calcular la presión que efectúa sobre la superficie si descansa: (a) por la cara 30cm x 10cm, (b) por la cara 30cm x 6cm, (c) por la cara de 10cm x 6cm; sabiendo que la densidad del ladrillo es de 2gr/cm A3 Datos: 210 /g m s 32 /d gr cm A2 A1 *A b h 6cm 10 *6A cm cm 260A cm 10cm

Page 4: Folder de física

Campo de Ciencia y Tecnología

3

mdv

*d v m 1 2 3* *cubov l l l 30 *10 *6cubov cm cm cm

31800cubov cm

21

22

1 2

3 21

11

2

1 3 2

1

1800*23600 3,6

10 *6 60

16010000

6*10*

(3,6 )(10 / )6*10

6000

mpgr m kg m

A cm cm cm

mA cmcm

A mm gP

Akg m sP

mP pa

22

22

2 2

22

22

2

2 2

2

30 *10 300

130010000

0,03*

(3,6 )(10 / )0,03

1200

A cm cm cm

mA cmcm

A mm gP

Akg m sP

mP pa

Page 5: Folder de física

Campo de Ciencia y Tecnología

4

23

22

3 2

23

32

2

3 2

3

30 *6 180

118010000

0,018*

(3,6 )(10 / )0,018

2000

A cm cm cm

mA cmcm

A mm gP

A

kg m sPm

P pa

5) Calcular: (a) la presión hidrostática en un punto situado a 20 m bajo la superficie

libre de un lago de agua dulce; (b) la presión total en ese punto.

Datos: 1000

20Peh m

* *P Pe g h (1000)(10)(20)P

200000haP pa

6) Un buzo está situado a 40m por debajo del nivel del agua del mar (p=1,4gr/cm), calcular (a) la presión hidrostática que se experimenta en ese punto, y (b) la fuerza total debido a la presión. Datos:

2

401,4 /

h mp gr cm

Page 6: Folder de física

Campo de Ciencia y Tecnología

5

* *1400*10* 40560000

p pl g hpp

6 3

2 3

1 1*101, 41000 1

gr kg cmpcm gr m

61, 4(1)(1*10 )1000

p

1400p pa

7) El recipiente de la figura, contiene mercurio (p=13,6kg/m 3) determine la presión hidrostática, (a) en el punto A y (b) en el punto B.

Datos: a) 313,6 /ph d kg m

210 /g m s 0,6h m

* *formula ph d g h Reemplazo d, g y h en 1

3 2(13,6 / )(10 / )(0,6 )ph kg m m s m 81,6ph pa

8) Si el líquido de los recipientes de la figura, es agua, ¿Qué punto está sometido a

mayor presión, el A o el B? Respuesta: están sometidos a la misma presión porque están a la misma altura

Page 7: Folder de física

Campo de Ciencia y Tecnología

6

9) En una prensa hidráulica sus cilindros tienen radios de 1cm y de 8cm respectivamente. Si sobre un embolo de área menor se ejerce una fuerza de 10N. ¿Qué fuerza ejerce la fuerza hidráulica sobre el embolo mayor? Datos:

1

2

1

22

1 12

2 2

10?

1 0.018 0,08

*

*

F NFr cm mr cm mA rA r

21

21

(3,1416)(0,01 )

0.00031416

A m

A m

22

22

(3,1416)(0,08 )

0.02010624

A m

A m

1 2

1 2

F FA A

1 22

1

:*

despejoF AF

A

2

2 2

:(10 )(0.02010624 )

0.00031416

reemplazoN mF

m

2 640F N

10) El pistón de un gato hidráulico tiene 10cm de diámetro. ¿Qué presión en d/m 2 se requiere para elevar un auto de 1500kg de masa? Datos:

2

10? /1500

D cmp d cmm kg

Page 8: Folder de física

Campo de Ciencia y Tecnología

7

FPA

2

**

m gPr

2*

2

m gPD

Convirtiendo m a cm 2

21500000*980 /

102

cm sP

218726114,65 /P d cm

11) En una prensa hidráulica sus cilindros tienen radios de 12cm y 25cm respectivamente. Si sobre el embolo de menor área se ejerce una fuerza de 28N, ¿Qué fuerza ejerce la prensa hidráulica sobre el embolo mayor? Datos:

1

2

1

22

1 1

22 2

12 0,1225 0, 2528?

**

r cm mr cm mF NF

A rA r

21 (3,1416)(0,12 )A m

21 0.045A m

22 (3,1416)(0,25 )A m

22 0.196A m

Page 9: Folder de física

Campo de Ciencia y Tecnología

8

1 2

1 2

1 22

1

2

2 2

2

:*

:(28 )(0,196 )

0,0452121, 41

F FA Adespejo

F AFA

reemplazoN mF

mF N

12) Los cilindros de una prensa hidráulica tienen de radio 5cm y 20cm. ¿Qué fuerza

ejerce la prensa hidráulica sobre el embolo de área menor, para levantar un cuerpo de 1000kg de masa? Datos:

1

2

1

2

2

2

5 0,0520 0, 2?1000

*(1000)(10)10000

r cm mr cm mFm kgF m gFF N

21 1

22 2

*

*

A r

A r

21

21

22

22

(3,1416)(0,05 )

0,157

(3,1416)(0,2 )

0,628

A mA mA mA m

Page 10: Folder de física

Campo de Ciencia y Tecnología

9

1 2

1 2

2 11

2

2

1 2

1

:*

:(10000 )(0,157 )

0,6282500

F FA Adespejamos

F AFA

reemplazoN mF

mF N

Page 11: Folder de física

Campo de Ciencia y Tecnología

10

Actividad 4

Sustancia Densidad (Kg/m3)

Aceleración de la gravedad g (m/s2)

Altura h (m)

Presión hidrostática Ph(N/m2)

Sangre

1060 10 0,3 3180 0,6 6360 0,9 9540 1.2 12720

Aceite

920 10 0,3 2760 0,6 5520 0,9 8280 1.2 11040

Acetona 920 10 0,3 2760 0,6 5520 0,9 8280 1.2 11040

Agua de mar

1.025

10 0,3 3075 0,6 6150 0,9 9225 1.2 12300

Agua destilada

1.000

10 0,3 3000 0,6 6000 0,9 9000 1.2 12000

Alcohol etílico 790 10 0,3 2370 0,6 4740 0,9 7110 1.2 9410

Page 12: Folder de física

Campo de Ciencia y Tecnología

11

Actividad 5

Observar el video y explica con tus palabras en que consiste el principio de Arquímedes.

Respuesta: El principio de Arquímedes dice que cualquier objeto sumergido en un líquido presenta un empuje ascendente que va a ser igual al peso del volumen.

Actividad 6

a) P vs h en diferentes gráficos

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0,3 0,6 0,9 1,2

P (N

/m2 )

h (m)

Sangre

Sangre

Page 13: Folder de física

Campo de Ciencia y Tecnología

12

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0,3 0,6 0,9 1,2

P (N

/m2 )

h (m)

Aceite

Aceite

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0,3 0,6 0,9 1,2

P (N

/m2 )

h (m)

Acetona

Acetona

Page 14: Folder de física

Campo de Ciencia y Tecnología

13

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0,3 0,6 0,9 1,2

P (N

/m2 )

h (m)

Agua de mar

Agua de mar

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0,3 0,6 0,9 1,2

P (N

/m2 )

h (m)

Agua destilada

Agua destilada

Page 15: Folder de física

Campo de Ciencia y Tecnología

14

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

0,3 0,6 0,9 1,2

P (N

/m2 )

h (m)

Alcohol etilico

Alcohol etilico

Page 16: Folder de física

Campo de Ciencia y Tecnología

15

b) P vs h en un solo gráfico

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0,3 0,6 0,9 1,2

P (N

/m2 )

P vs. h (Todas las sustancias)

Sangre

Aceite

Acetona

Agua de mar

Agua destilada

Alcohol etilico

h (m)

Page 17: Folder de física

Campo de Ciencia y Tecnología

16

Actividad 7

Lee la siguiente guía y contesta a las preguntas que surgen a lo largo de la lectura.

En nuestra vida diaria podemos hacer observaciones como las siguientes:

1) Cuando nos sumergimos en una piscina o en el mar parece que somos más ligeros, decimos que pesamos menos. Respuesta: la presión del agua es mayor que el peso de nuestro cuerpo, la fuerza que ejerce esta hacia arriba y esto hace que seamos menos pesados.

2) Los globos que se venden para los niños se elevan en el aire al soltarlos. Respuesta: porque el gas que contiene es más liviano que el aire.

3) Un trozo de hierro no flota, en general, sobre el agua, pero si le damos la forma adecuada, pensemos en un barco, vemos que flota. Respuesta: La fuerza de empuje ejercida por el agua hacia arriba, hará que flote.

Actividad 8

6.25 ¿Cuánto vale la tensión T de la pita de la figura, si el líquido es agua, la esfera es de madera 3( 0, 4 / )p kg m y su radio mire 50 cm.

E= fuerza de empuje T= tensión W= peso

Page 18: Folder de física

Campo de Ciencia y Tecnología

17

E=T-W sumatoria de fuerzas según D.C.L

E+W=T

:lg

:( )

reemplazoT VeP VePegfactorizo

T Veg Pl Pe

T= tensión

Pl= densidad liquido

g= gravedad

Ve= volumen esfera

Pe= densidad esfera

Datos:

3

3 3

15*10 50100

0,50,4 /1*10 /

mr LAURA cmcm

r mPe kg mPl kg m

3 2 3 3 3 34 (0,5 ) 10 / (10 / 0, 4*10 / )3

T m m s kg m kg m

32,04*10T N

Page 19: Folder de física

Campo de Ciencia y Tecnología

18

6.26 Una esfera de hierro 3 3( 7,6*10 / )p kg m y volumen 350m cuelga del fondo de una

barca, como lo indica la figura. Si el agua es salada 3 3( 1, 4*10 / )p kg m , calcular la tensión T de la cuerda.

E+T=W

T=W-E

:lg

:( )

reemplazoT VeP VePegfactorizo

T Veg Pl Pe

Datos:

3

3 3

3 3

5*10 507,6*10 /1,4*10 /

V LAURA mPe kg mPl kg m

3 3(50)(10)(7,6*10 1,4*10 )(500)(6200)3100000

TTT N

6.28 Un trozo de madera 2 3( 6*10 / )pt kg m de dimensiones 50cm*50cm*50cm flota en aceite 3 3

1( 1, 2*10 / )p kg m . Un conejo salta sobre el tablón de tal forma que este queda a ras de agua, como indica la figura, ¿Cuál es el peso del conejo?

Page 20: Folder de física

Campo de Ciencia y Tecnología

19

E=WT+WC

WC=WT-E

:lg:( )

reemplazoWe VcP VcPcgfactorizo

We Vcg Pl Pc

Datos:

3 3

2 3

50 *50 *501, 2*10 /6*10 /

D cm cm cmPl kg mPc kg m

2 3 3 2 3(0,5 *0,5 *0,5 )(10 / )(1,2*10 / 6*10 / )(0,125)(10)(600)750

Wc m m m m s kg m kg mWcWc N

Actividad 9

Realiza la siguiente lectura, elabora un resumen de mínimo 16 renglones, un glosario y contesta las siguientes preguntas:

1) ¿Qué es calor? 2) ¿Cómo se transfiere el calor? 3) ¿Qué es el equilibrio térmico? 4) ¿Con que unidades se mide el calor?

Resumen:

El calor es un concepto de física y química, es la resultante del movimiento de los átomos en la materia, el calor es una forma de energía térmica, el calor es el producto de la relación entre un cuerpo que se calienta y uno que se enfría el que recibe calor aumenta su

Page 21: Folder de física

Campo de Ciencia y Tecnología

20

temperatura y el que sede calor disminuye su temperatura, es decir que hay una relación entre calor y temperatura.

El calor es una energía de tránsito, las variaciones de temperatura son determinadas en física debido a la radiación de calor que emiten los cuerpos, es decir que un cuerpo está más caliente que otro no corresponde a la física si no a la creencia popular de que algo está caliente.

El calor y por ende la temperatura de un cuerpo está determinado por la energía que pueden ser producidas por reacciones químicas. El intercambio interno de temperatura se puede dar por:

-radiación

-conducción

-convección

Una forma de medir el calor es con la caloría (cal) y en el ámbito científico se define como joule.

1) ¿Qué es calor? Respuesta: es una energía que fluye de los cuerpos que se encuentran a mayor temperatura a los de menor temperatura.

2) ¿Cómo se transfiere el calor? Respuesta: se transfiere de un lugar a otro de tres maneras diferentes: conducción, radiación y convección.

3) ¿Qué es el equilibrio térmico? Respuesta: es el estado en el que se igualan las temperaturas de dos cuerpos en cuyas condiciones iniciales tenían diferentes temperaturas. Al igualarse las temperaturas se suspende el flujo de calor.

4) ¿Con que unidades se mide el calor? Respuesta: la unidad con la que se mide el calor es con joules y calorías.

Page 22: Folder de física

Campo de Ciencia y Tecnología

21

Actividad 10 1) Comparar las cantidades de calor necesarias para elevar la temperatura desde 15 ̊c

hasta 100 ̊c para: (a) 5 kg de plomo y (b) 5 kg de aluminio. Datos:

550,031 / 0, 27 /

15100

pb

al

pb

al

i

f

m kgm kgC cal kg cC cal kg cT cT c

a) (5)(0.031*1000)(100 15 )

13175pb

pb

Q c cQ cal

b) (5)(0.27*1000)(100 15 )114750

al

al

Q c cQ cal

2) Expresar las cantidades de calor obtenidas en el problema anterior, en joules.

a) 4,18513175 *

155137

pb

pb

joulesQ calcal

Q joules

b) 4,185114750 *

148022

al

al

joulesQ calcal

Q joules

Page 23: Folder de física

Campo de Ciencia y Tecnología

22

3) Que requiere mayor transformación de energía: elevar un bloque de hierro de 1kg hasta una altura de 5 metros a velocidad constante, 0 aumentar la temperatura del mismo bloque en 0,5°c?

Datos:

2

110 /5

* *(1)(10)(5)50

(1)(0,113*1000)(0,5)4,18556,5 *1

236,5

m kgg m sh m

Ep m g hEpEp j

Q mcAtQ

jQ calcal

Q j

4) En un recipiente que contiene 50kg de agua a 20°c se introduce un bloque de hierro de 5kg a 100°c; ¿Cuál será la temperatura final del agua y del bloque si el recipiente no recibe ni cede calor?

Datos:

1

2

1

2

505

20100

m kg aguam kg hierroT CT C

2 2 2 1 1 1

1 1 2 2

( )( )( ) ( )( )( )( )( ) ( )( )

(5)(0,113*1000)(100) (50)(1*1000)(20)(50)(1*1000) (5)(0,113*1000)

m c T m c TTfm c m c

Tf

Page 24: Folder de física

Campo de Ciencia y Tecnología

23

(56500) (1000000)(50000) (565)

105650050565

20,89

Tf

Tf

Tf c

5) Si en 10kg de agua a 100°c se introducen 10kg (a) de anilina 20°c y (b) 10 kg de

mercurio a 20°c, ¿Cuál de las dos mezclas tendrá mayor temperatura final de equilibrio? Supóngase que el recipiente no intercambia calor.

Datos:

1

2

3

1

2

3

2 2 2 1 1 1 3 3 3

1 1 2 2 3 3

101010

1002020( )( )( ) ( )( )( ) ( )( )( )

( )( ) ( )( ) ( )( )(10)(0,5*1000)(20) (10)(1*1000)(100) (10)(0,033*1000)(20)

(10)(1*1000) (10)(0,5*1000) (1

m kgm kgm kgT cT cT c

m c T m c T m c TTfm c m c m c

Tf

0)(0,033*1000)(100000) (1000000) (6600)

(10000) (5000) (330)1106600

1533072,18

Tf

Tf

Tf c

Page 25: Folder de física

Campo de Ciencia y Tecnología

24

6) En un recipiente de aluminio a 20°c cuya masa es 0,5kg se mezclan 10kg de agua a 20°c con 50kg de anilina a 80°c ¿Cuál será la temperatura final de la mezcla?

Datos:

1

2

3

1

2

3

2 2 2 1 1 1 3 3 3

1 1 2 2 3 3

0,51050

202080( )( )( ) ( )( )( ) ( )( )( )

( )( ) ( )( ) ( )( )(10)(1*1000)(20) (0,5)(0, 217*1000)(20) (50)(0,5*1000)(80)

(0,5)(0,217*1000) (10)(1*1000)

m kgm kgm kgT cT cT c

m c T m c T m c TTfm c m c m c

Tf

(50)(0,5*1000)(200000) (2170) (2000000)

(108,5) (10000) (25000)220217035108,562,7

Tf

Tf

Tf c

7) Si en dos recipientes A y B que contienen cada uno 50kg de agua 20°c se vierte en

A 100kg de mercurio a 100°c, y en B 100kg de anilina a 100°c ¿Cuál lograra una temperatura mayor de equilibrio?

a) Datos:

1

2

1

2

50100

20100

m kgm kgT CT C

2 2 2 1 1 1

1 1 2 2

( )( )( ) ( )( )( )( )( ) ( )( )

(100)(0,033*1000)(100) (50)(1*1000)(20)(50)(1*1000) (100)(0,033*1000)

m c T m c TTfm c m c

Tf

Page 26: Folder de física

Campo de Ciencia y Tecnología

25

330000 100000050000 3300

133000053300

24,9

Tf

Tf

Tf c

b) Datos:

1

2

1

2

50100

20100

m kgm kgT CT C

2 2 2 1 1 1

1 1 2 2

( )( )( ) ( )( )( )( )( ) ( )( )

(100)(0,5*1000)(100) (50)(1*1000)(20)(50)(1*1000) (100)(0,5*1000)

5000000 100000050000 50000

6000000100000

60

m c T m c TTfm c m c

Tf

Tf

Tf

Tf c

8) ¿Qué cantidad de calor es necesario entregar a 15kg de agua para que pase de una temperatura de 5°c a vapor de agua a una temperatura de 170°c?

Datos:

1

1

151*100055 100 170

m kgcT cT c c c

1)( )

(15)(1)(100 5)1, 425

Q mc Tf TiQQ kcal

Page 27: Folder de física

Campo de Ciencia y Tecnología

26

2)

( )(15)(1)(170 100)1,050

Q mc Tf TiQQ kcal

3)

(15)(539)8,085

Q mlvQQ kcal

4)1,425 1050 8085

10560Q kcal

9) ¿Qué cantidad de calor requiere para llevar 0,50kgde oro a una temperatura de 20°c a oro líquido hasta una temperatura de 2000°c?

Datos:

1

0,500,0031 /201063002000

2660

m kgc kcal kg cT cTfTfT C

1 20 2660 20001)

( )(0,50)(0,0031)(2660 20)4092

T c c c

Q mc Tf TiQQ Kcal

Page 28: Folder de física

Campo de Ciencia y Tecnología

27

2)( )

(0,50)(0,0031)(2000 2660)1023

Q mc Tf TiQQ Kcal

3)

(0,50)(1063,00)531,5

4)4092 1023 531,5

3.600,5

Q mlfQQ Kcal

Q kcal

10) Sean dos bloque idénticos en masa y a una misma temperatura (120°c) si uno es de

aluminio y el otro de cobre, ¿Cuál elevara más la temperatura de 20 kg de agua, si la temperatura es 20 °c

a) Aluminio

Datos:

1

2

1

2

1220

12020

m kgm kgT CT C

Page 29: Folder de física

Campo de Ciencia y Tecnología

28

2 2 2 1 1 1

1 1 2 2

( )( )( ) ( )( )( )( )( ) ( )( )

(20)(1*1000)(20) (12)(0, 217*1000)(120)(12)(0,217*1000) (20)(1*1000)

400000 3124802604 20000

71248022604

31,52

m c T m c TTfm c m c

Tf

Tf

Tf

Tf c

b) Cobre

Datos: 1

2

1

2

1220

12020

m kgm kgT CT C

2 2 2 1 1 1

1 1 2 2

( )( )( ) ( )( )( )( )( ) ( )( )

(20)(1*1000)(20) (12)(0,093*1000)(120)(12)(0,093*1000) (20)(1*1000)

400000 1339201116 20000

53392021116

25, 28

m c T m c TTfm c m c

Tf

Tf

Tf

Tf c

Page 30: Folder de física

Campo de Ciencia y Tecnología

29

11) Si la masa de los bloques del problema anterior es de 5 kg ¿Cuáles serán las temperaturas de equilibrio?

a) Aluminio

Datos: 1

2

1

2

520

12020

m kgm kgT CT C

2 2 2 1 1 1

1 1 2 2

( )( )( ) ( )( )( )( )( ) ( )( )

(20)(1*1000)(20) (5)(0, 217*1000)(120)(5)(0,217*1000) (20)(1*1000)

400000 1302001085 20000

53020021085

25,14

m c T m c TTfm c m c

Tf

Tf

Tf

Tf c

b) Cobre Datos:

1

2

1

2

520

12020

m kgm kgT CT C

2 2 2 1 1 1

1 1 2 2

( )( )( ) ( )( )( )( )( ) ( )( )

(20)(1*1000)(20) (5)(0,093*1000)(120)(5)(0,093*1000) (20)(1*1000)

400000 55800465 20000

558002046522, 27

m c T m c TTfm c m c

Tf

Tf

Tf

Tf c

Page 31: Folder de física

Campo de Ciencia y Tecnología

30

12) ¿Qué cantidad de calor es necesario entregar a 10 kg de alcohol etílico líquido para que pase de 50°c a alcohol etílico en forma de vapor a 300°c? Datos:

100,586 /50204 /

i

m kgc kcal kg cT clv kcal kg

Temperatura punto de fusión 114

300f

f

T cT c

Temperatura punto de ebullición T=78°c 50 78 300iT c c c