libro fÍsica 4º aÑo jerez

INTRODUCCIÓN A LA FÍSICA

4º AÑO 2013

1 MARÍA DE LOS ÁNGELES JEREZ –INTRODUCCIÓN A LA FÍSICA 4º AÑO 2013

1


Introducción a la Física 4º Objetivos

Relacione y Evalúe los impactos medioambientales y sociales de los usos tecnológicos de la energía y reflexionar críticamente sobre el uso que debe hacerse de los recursos naturales.

Conocer los conceptos básicos relativos al movimiento.

Identificar las fuerzas presentes en situaciones cotidianas.

Calcular la fuerza resultante de un sistema de fuerzas.

Comprender el significado de inercia. Relacionar la fuerza aplicada a un cuerpo

y la aceleración que este adquiere. Identificar el peso como una fuerza

gravitatoria. Reconocer las transformaciones de

energía para explicar algunos fenómenos cotidianos.

Explicar la conservación de la energía mecánica en situaciones sencillas.

Diferenciar claramente los conceptos de calor y temperatura.

Distinguir los conceptos de calor específico y calor latente.

Saber qué elementos forman un circuito eléctrico sencillo.

Saber qué es la intensidad de corriente, la tensión y la resistencia eléctrica.

Identificar los movimientos MRU y MRU según su trayectoria.

Utilizar correctamente las leyes del movimiento.

Advertir la fuerza de rozamiento en situaciones habituales.

Relacionar los movimientos con las causas que los producen.

Comprender que el peso de un cuerpo depende de su masa y del lugar donde se encuentre.

Distinguir la diferencia entre el concepto físico y el concepto coloquial de trabajo.

Valorar la importancia del ahorro energético.

Comprender el significado del principio de conservación de la energía y aplicarlo a situaciones energéticas cotidianas

Conocer las diferentes formas de transmitirse el calor: conducción, convección y radiación

Aprender a conectar varias resistencias y/o pilas en serie, en paralelo y de forma mixta.

Saber realizar cálculos en circuitos eléctricos aplicando la ley de Ohm.

LA ENEGÍA TÉRMICA.Calor- Temperatura- Equilibrio térmico- Cambio de estado- Escala Kelvin o absoluta, Fahrenheit, Celsius. Cantidad de calor- Calor específico- Calor latente-Calorímetro- Transmisión de calor- Energía térmica, intercambio de calor. Primer principio de la termodinámica. Esta energía en el mundo cotidiano.

LA ENERGÍA EN EL MUNDO FÍSICO.Vectores: diferencia entre magnitudes escalares y vectoriales. Características de un vector. Representación gráfica. Descomposición y composición rectangular de vectores. Movimiento rectilíneo uniforme-Movimiento rectilíneo uniforme variado (MRUV, Tiro vertical y caída libre): características, leyes que lo rigen y gráficos de velocidad, espacio y aceleración.Fuerzas-Peso: representación, características. Plano inclinado. Leyes de Newton (Principio de inercia, masa y acción y reacción), Fuerza elástica. Energía mecánica: Cinética – Potencial: ecuación y diferenciación. Trabajo y Potencia. Unidades. Estas energías en el mundo cotidiano.

LA ENEGÍA ELÉCTRICAMagnetismo- Clasificación- polos- corriente eléctrica- conductores- aisladores- Potencial- Efectos calóricos de la corriente eléctrica- Pila- Sistemas paralelos y en serie- Diferencia de potencial. Energía en el mundo cotidiano.

2


Docente: María de los Ángeles Jerez. Firma del padre/madre…………………………….

3


4


5


6


7


8


MEDIDAS RESULTADOS Y ERRORESFuentes de errorLos resultados de las medidas nunca se corresponden con los valores reales de las magnitudes amedir, sino que, en mayor o menor extensión, son defectuosos, es decir, están afectados de error.Las causas que motivan tales desviaciones pueden ser debidas al observador, al aparato o inclusoa las propias características del proceso de medida.

9


Los errores se dividen en: Teóricos, Instrumentales y Personales. Ejemplos de errores teóricos son: expansión de la regla de medida con la temperatura, el efecto del empuje del aire en las pesas de una balanza, etc. Como errores instrumentales podríamos citar: La inexactitud en la calibración de instrumentos, errores en las divisiones de una regla de medir, etc.. Debido al observador, dentro de los errores personales está el llamado error de paralaje, que se presenta cuando la medida se efectúa mediante la lectura sobre una escala graduada. La situación del observador respecto de dicha escala influye en la posición de la aguja indicadora según sea vista por el observador. Por ello para evitar este tipo de error es preciso situarse en línea con la aguja, pero perpendicularmente al plano de la escala. Otros errores debidos al observador pueden introducirse por descuido de éste, por defectos visuales, etc.

10


11


LAS TRANSFORMACIONES DE LA ENERGÍALa EnergíaEl término energía es probablemente una de las palabras propias de la física que más se nombraen las sociedades industrializadas. La crisis de la energía, el costo de la energía, elaprovechamiento de la energía, son expresiones presentes habitualmente en los diferentes mediosde comunicación social. ¿Pero qué es la energía?. La noción de energía se introduce en la físicapara facilitar el estudio de los sistemas materiales. La naturaleza es esencialmente dinámica, esdecir, está sujeta a cambios: cambios de posición, cambios de velocidad, cambios de composicióno cambios de estado físico, por ejemplo. Pues bien, existe algo que subyace a los cambiosmateriales y que indefectiblemente los acompaña; ese algo constituye lo que se entiende porenergía.La energía es una propiedad o atributo de todo cuerpo o sistema material en virtud de la cual éstospueden transformarse modificando su situación o estado, así como actuar sobre otros originandoen ellos procesos de transformación. Sin energía, ningún proceso físico, químico o biológico seríaposible. De esta manera, todos los cambios materiales están asociados con una cierta cantidad deenergía que se pone en juego, recibiéndola o entregándola.Las sociedades industrializadas que se caracterizan precisamente por su intensa actividadtransformadora de los productos naturales, de las materias primas y de sus derivados, requierenpara ello grandes cantidades de energía, por lo que su costo y su disponibilidad constituyen cuestiones esenciales.

12


13


14


15


16


17


18


19


20


21


22


23


ENERGÍA TÉRMICA

24


25


26


27


“En un sistema cerrado, la suma algebraica de las cantidades de calor intercambiadas entre los cuerpos que forman un sistema es igual a cero.”

28


Las posibles transformaciones de un estado a otro son:

29


30


CALOR DE FUSIÓN Y CALOR LATENTE DE VAPORIZACIÓN

31


TERMODINÁMICA Y SUS PRINCIPIOS

CONCEPTOS BÁSICOS DE TERMODINÁMICA

Las reacciones endotérmicas son las que tienen lugar cuando se suministra calor a los reactivos. Las exotérmicas desprenden calor.

La termodinámica es la ciencia que estudia los cambios de calor en los procesos físicos y químicos y su entorno. La termodinámica química o termoquímica se ocupa de los cambios de calor en las reacciones químicas.

32


33


34


PRÁCTICA

1) Expresa las siguientes medidas en notación científica:5800 m- 450,00 m- 302000000 m- 0,00000045 Kg- 0,003600 Kg- 0,004 g- 30000000 s-186000 s- 0,000508 Kg – 0,003600 Kg a gramos.

2) Convierte en metros cada una de las siguientes medidas:1,1 cm- 76,2 Km- 2,1 mm- 0,123 dm- 2,2 Å.

3) Convierte en Kg cada una de las siguientes medidas de masa:147g- 478mg- 11µg.

4) Un periodista anuncia el pronóstico del día y dice que la temperatura máxima será de 50 º F ¿Aconsejará a los habitantes llevar abrigo?

5) La temperatura normal del cuerpo humano es de 37 ºC, ¿Cuál es esa temperatura medida en ºF y en K?

6) La temperatura ambiente del aula es de 22 ºC ¿Cuál será la temperatura en la escala K?

7) Convierta el punto de ebullición del helio: 4,22 K en grados Celsius.

8) Expresar:a) 72ºF en ºK - b) 50ºF en ºK - c) 140 K en ºC - d) -60ºCen K

Práctico Calor –Energía

Unidades calor latente CL =Cal/g y J/kgEquivalencia:Para pasar J/Kg a Cal/g divido por 4180

Para pasar de Cal/g a J/kg multiplico por 4180 →factor de conversión 4180

Cuando se absorbe calor Q+; Cuando se cede calor Q-En un proceso progresivo se absorbe calor (Q+), si hay pasaje de estado. ej.: Líquido a temperatura de -2ºC es llevado a gas a una temperatura superior al cambio de estado. Para calcular el calor requerido debemos considerar los siguientes calores. Q= aumento temperatura hielo hasta el punto de fusión + calor de cambio sólido-líquido + aumento de temperatura del líquido hasta punto de ebullición + calor de cambio de estado líquido-gas + aumento de la temperatura del gas a la temperatura indicada.

Q (Total) = m. Ce. (∆T)+ m. CLf+ m. Ce.(∆T)+ m. CLv+ m. Ce.(∆T)

1- Qué cantidad de calor es necesario suministrar a un trozo de hierro de 36 Kg para que su temperatura suba 300ºC (Ce=0,11Cal/g ºc).

2- Que cantidad de calor pierden 0,35 Kg de agua al enfriarse desde 358 ºK hasta 308ºK

3- 50 gr de plomo se enfrían hasta 50ºC liberando 45 cal. ¿A qué temperatura estaba el Pb? (ce= 0,03)

4- ¿Cuál es el Ce del agua salada, si para elevar en 1ºC la temperatura de 1g, se necesitan 0,95 cal?

35


5) Una masa de 175gr de plomo derretido que se encuentra en su punto de fusión, 327ºC, se introduce en 55gr de agua a 20,0ºC.a) ¿Cuál es la temperatura del agua cuando el plomo solidifica?b) ¿Cuál es la temperatura del agua y del plomo cuando alcanzan el equilibrio térmico?

6) ¿Qué cantidad de agua a 45 ºC es necesario añadir a 2L de agua a 22 ºC para disponer de agua a 32ºC?

7) Un calorímetro contiene 900g de agua a 20ºC. Se introducen en el 1200g de limadura de Fe cuya temperatura es 100ºC. El termómetro indica una temperatura de equilibrio de 30ºC ¿cuánto vale el Ce del hierro?

8) Se mezclan 200 g de agua a 195 ºF con 120 g de agua a 284 ºK ¿Qué temperatura en ºC tiene la mezcla?

9) ¿Qué cantidad de calor hay que entregar a 3 Kg de hielo para que funda totalmente? (Calor de fusión 80cal/g)

10) 30 gramos de hielo están a una temperatura de -5ºC¿ qué cantidad de calor hay que entregar para fundir totalmente ¿ ¿Y para convertirlo en agua líquida a 50ºC?

Ce hielo= 0,5 cal/gºC ; Ce agua= 1cal/g. ºC ; CL fusión= 80cal/g ;CL vap.= 540 cal/g.

11) ¿Qué cantidad de calor liberan 50 g de vapor de agua a 100 ºC para pasar totalmente a agua líquida a 100ºC? ¿Y para pasar a agua líquida a 50ºC?

12) Un recipiente contiene 500 gramos de hielo a 20ºC. Indica la cantidad de calor que se debe entregar al hielo para que se derrita y la temperatura final del agua resultante alcance la temperatura de ebullición.

13) A 500 gramos de masa de una sustancia se le entrega 20.000 calorías produciendo un aumento de temperatura de 100 ºC. Calcular el valor del calor específico de la sustancia.

14) A 500 gramos de una sustancia de Ce=0,8 cal/gºC se le entrega 5.000calorías .Si la temperatura inicial de la sustancia es de 20 ºC ¿Calcular la temperatura final que alcanza la sustancia?

15) Un bloque de hielo a 500 gramos de masa se encuentran a -20ºC. Calcular la cantidad de calor que se le debe suministrar para que alcance la temperatura de 20 ºC. Construir un gráfico de calor en función del tiempo.

16) Un recipiente contiene agua a 20ºC y se le entrega calor hasta transformarla en vapor a 120ºC ¿Calcular la cantidad de calor que se le entregó?

17) Calentamos líquido desde 100ºC hasta 150ºC sin cambio de estado y se entregó 20.000 calorías. Si la masa del líquido es de 500 gramos calcular el calor específico del líquido.

18) La habitación de Antonio mide 2,6 metros de alto, 4,4 metros de ancho y 3 metros de largo. Calcular la cantidad de calor que tiene la habitación si su temperatura es de 20ºC.

19) Mónica le prepara un té a su hija en una taza de 250cm3, llenando un 75% de la capacidad de la taza. La temperatura del té al servirlo es de 92ºC, pero como su hija le dice que está muy caliente para enfriarlo rápidamente le agrega 30 cm3 de agua de la canilla que se encuentra a 20 ºC. Calcular la temperatura final del

36


té al alcanzar el equilibrio. (Se desprecian los efectos de conducción de calor entre el té, la taza y el ambiente)

20) Se introduce 1 Kg de metal a 203ºF en 2 Kg de agua a 15 ºC contenida en un calorímetro, siendo la temperatura final de la mezcla 19,2 ºC. Determinar el calor específico del metal.

21) La pileta de la casa de Martín mide 2,5 metros por 1,5 metros y tiene una profundidad de 60 cm. si está llena en sus ¾ partes con agua a una temperatura de 21ºC. Luego Martín decide llenarla pero la temperatura del agua que sale de la bomba es de 19ºC. Suponiendo que es despreciable el intercambio térmico agua-ambiente mientras termina de llenarse la pileta, Calcular la temperatura final del agua al llenarse la pileta.

22) En un calorímetro se coloca una mezcla de agua a 98ºC, cuya masa es de 150gr y otra masa de agua a 50ºC. Si la temperatura del sistema en equilibrio es de 70ºC ¿Cuál es el masa de agua que se agregó?

23) en un calorímetro se coloca las siguientes sustancias: 50gr de hielo a -8ºC y 130gr de agua, si la temperatura final del sistema es de 0ºC ¿Cuál fue la temperatura que tenía el agua al introducirla en el calorímetro? 24) 0,5 gr de hielo se encuentran a -10ºC. Calcula la cantidad de calor necesario para obtener agua a temperatura ambiente. (t= 25ºC).

25) Una muestra de agua de 0,500Kg está a 15,0ºC en un calorímetro. Un bloque de zinc de 0,0400kg a 115ºC se coloca dentro del agua. Encuentre la temperatura final del sistema. el calor específico del zinc es 388J/(kgK). Rta 15,7ºC

37


38


39


40


41


42


2. CINEMATICA

La descripción matemática del movimiento constituye el objeto de una parte de la física denominada cinemática. Tal descripción se apoya en la definición de una serie de magnitudes que son características de cada movimiento o de cada tipo de movimientos. Los movimientos más sencillos son los rectilíneos y dentro de éstos los uniformes. Los movimientos circulares son los más simples de los de trayectoria curva. Unos y otros han sido estudiados desde la antigüedad ayudando al hombre a forjarse una imagen o representación del mundo físico.

EL MOVIMIENTO Y SU DESCRIPCIÓNSe dice que un cuerpo se mueve cuando cambia su posición respecto de la de otros supuestos fijos, o que se toman como referencia. El movimiento es, por tanto, cambio de posición con el tiempo.

El carácter relativo del movimientoDe acuerdo con la anterior definición, para estudiar un movimiento es preciso fijar previamente la posición del observador que contempla dicho movimiento. En física hablar de un observador equivale a situarlo fijo con respecto al objeto o conjunto de objetos que definen el sistema de referencia. Es posible que un mismo cuerpo esté en reposo para un observador -o visto desde un sistema de referencia determinado- y en movimiento para otro. Así, un pasajero sentado en el interior de un avión que despega estará en reposo respecto del propio avión y en movimiento respecto de la pista de aterrizaje. Una bola que rueda por el suelo de un vagón de un tren en marcha, describirá movimientos de características diferentes según sea observado desde el andén o desde uno de los asientos de su interior.El estado de reposo o de movimiento de un cuerpo no es, por tanto, absoluto o independiente de la situación del observador, sino relativo, es decir, depende del sistema de referencia desde el que se observe.

El concepto de cinemáticaEs posible estudiar el movimiento de dos maneras:a) describiéndolo, a partir de ciertas magnitudes físicas, a saber: posición, velocidad y aceleración(Cinemática);b) analizando las causas que originan dicho movimiento (dinámica).En el primer caso se estudia cómo se mueve un cuerpo, mientras que en el segundo se considera el porqué se mueve. Por lo tanto, la cinemática es la parte de la física que estudia cómo se mueven los cuerpos sin pretender explicar las causas que originan dichos movimientos.Según sea la forma de su trayectoria los movimientos se clasifican en rectilíneos y curvilíneos. Un coche que recorra una calle recta describe un movimiento rectilíneo, mientras que cuando tome una curva o dé una vuelta a una plaza circular, describirá un movimiento curvilíneo.

43


LA VELOCIDAD

Velocidad media: Suponga que en cierto instante t1, una partícula se encuentra en su posición definida por el vector de posición rr1 y luego en el instante t2, con su posición definida por rr2 . El intervalo de tiempo que ha transcurrido es Δt = t2 – t1 y el desplazamiento que ha efectuado la partícula es Δ x = x2 – x1 . Se denomina velocidad media por

TIPOS DE MOVIMIENTOS

a. Movimiento rectilíneo uniforme, MRUSe trata del tipo de movimiento más sencillo que se pueda imaginar. La palabra rectilíneo indica que la trayectoria coincide con una recta; y la palabra uniforme que la velocidad, del móvil es constante.Puesto que la partícula recorre distancias iguales en tiempos iguales.definido, por primera vez, por Galileo en los siguientes términos: «Por movimiento igual o uniforme entiendo aquél en el que los espacios recorridos por un móvil en tiempos iguales, tómense como se tomen, resultan iguales entre sí

44


RESUMEN: por si necesitas buscar rápido una formula o una mirada general.

45


46


47


48


MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORME1- Mirando la representación gráfica,

a. Describe verbalmente el movimiento del coche en los diferentes tramos del recorrido.b. Calcula la velocidad de cada intervalo.c. Representa la correspondiente gráfica v-t.d. Calcula la velocidad media de todo el recorrido.

Resultado: 2,5 m/s;5 m/s;0 m/s;- 7,5 m/s;-3,75 m/s

2- . El movimiento de un coche viene representado por la siguiente gráfica posición-tiempo.

a. Explica el movimiento de este automóvil.b. Calcula la velocidad en cada tramo.c. Haz la gráfica v-t que le corresponde.d. En qué instantes el coche está en la posición 200 m?e. Encuentra la velocidad media del movimiento.f. Cuál es la velocidad media hasta los 50 segundos?

Resultado: 15 m/s;- 10m/s;40m/s;5 m/s;13,3 s 30 s y 55 s;5 m/s y 6,6 m/s

3.- Un coche hace un trayecto según la siguiente gráfica v-t. Sabemos que en el instante inicial su posición es cero.

49


a. Describe verbalmente el movimiento.b. Calcula la posición de este coche al término de cada intervalo de tiempo (siempre respecto

al origen).c. Construye la gráfica posición-tiempo correspondiente.d. Cuál ha sido su desplazamiento?e. Qué velocidad media ha mantenido?

Resultado: 3.000 m;5.000 m;4.000 m;5.000 m;125 m/s

4 - En un punto de una carretera se han cruzado dos vehículos que marchan en sentidos contrarios. El primero lleva una velocidad de 54 km/h y el segundo de 36 km/h.a. Cuál será la distancia que los separará a los 45 minutos?b. Representa las gráficas v-t y x-t de los dos movimientos.c. Comprueba el resultado de la primera pregunta en la gráfica posición-tiempo.

Resultado: 67.500 m

5 -. Dos pueblos, Girona y Quart, están separados por una distancia de 5 km. Una carretera recta los une. Un peatón sale de Girona hacia Quart caminando con una velocidad de 3,6 km/h.a. En qué posición estará al cabo de 3 horas?b. A qué distancia se encontrará de Girona?c. Y a qué distancia de Quart estará en este momento?

Resultado: 10.800 m; 5.800 m

Si en lugar de caminar hacia Quart lo hace en sentido opuesto,d. A qué distancia estará de Girona al cabo de tres horas?e. Y qué distancia el separará de Quart?

Resultado: 10.800 m; 15.800 m

6 - . Dos coches están separados 1.000 m en una recta de la autopista. Los dos se mueven con velocidades constantes de 126 km/h y 72 km/h con sentidos contrarios hasta encontrarse.a. Cuanto tiempo tardaran en encontrarse?b. En qué posición tendrá lugar el encuentro?c. Dibuja las gráficas v-t y x-t.

Resultado: 18,18 s ; 363,6 m

Puedes repetir el ejercicio pero suponiendo que ambos llevan el mismo sentido,d. Cuanto tardará el que va más deprisa en atrapar al coche más lento?e. En qué posición lo atrapará?f. Representa las gráficas de los movimientos.

Resultado: 66,6 s; 2.333,3 m

7 - Un coche sale de Girona hacia Cassà a 72 km/h; en el mismo momento una moto sale de Cassà para ir a Girona con una velocidad de 10 m/s. Entre Cassà y Girona hay 7,2 km.a. Calcula la posición de ambos a los 2 minutos.b. Calcula también su posición al cabo de 5 minutos.c. Haz las gráficas x-t de los dos movimientos.

50


PRACTICO PARA ENTREGAR EN CLASE

Alumnos: Fecha …………………….. 1.) Dado el siguiente gráfico (Vo=0)

a. indicar movimiento en cada tramob. aceleración en cada tramoc. graficar V=f(t)

2.) Un móvil va a una V= 30m/s. Aplica los frenos y se detiene en 6 seg.b. Graficar V=f(t)c. Calcular a y graficar a=f(t)d. Calcular espacio recorrido.e. Cuál es su V a los 2seg.

3.) Un ferrocarril parte del reposo y acelera durante 10 seg con una aceleración constante de 1,2 m/s2. Después marcha con V. cte durante 30 segundos y desacelera a razón de 2,4m/s2 hasta detenerse.

f. Distancia recorrida hasta detenerse.g. Tiempo total desde que se inicio el movimiento.h. Grafica de velocidad en función del tiempo.

4.) Un móvil va a una velocidad de 20m/s, aplica los frenos y se detiene en 5seg.i. Graficar V=f(t)j. Calcular aceleraciónk. Graficar a=f(t)l. Calcular X(2seg) y X(4seg) (Xo=0)m. Graficar X=f(t)n. Calcular V(3seg)o. Espacio total recorrido.

5.) Dado el Sig. Gráfico de V=f(t)

1. indicar movimiento en cada tramo2. calcular aceleración en cada tramo3. graficar a=f(t)4. calcular V(1seg) y V(10seg)5. espacio recorrido en cada tramo6. graficar X=f(t)

6.) Un móvil parte del reposo. En 2 segundos recorre un espacio igual a 10m. A partir de ahí va a V=cte hasta recorrer 100m más.

p. Graficar V=f(t) y a=f(t)q. Cuál es el espacio recorrido es cada tramor. Graficar X=f(t)

s. Calcular V (4seg).

51


Trabajo práctico: Caída Libre – Tiro Vertical-1- Desde un risco muy alto se deja caer una piedra. a) ¿Cuál es su velocidad después de 4 s de caída libre? b) ¿Cuál es su posición en ese intervalo de tiempo?

2- Desde lo alto de un edificio de 80m de altura se dejan caer un lápiz y una piedra. a) ¿Llegan al suelo en tiempos diferentes? b) ¿Si llegan al mismo tiempo, en qué tiempo lo hacen?

3- De un cuerpo que se ha dejado caer se sabe que su desplazamiento es y =44.1m (a) ¿En que instante de su caída se encuentra?(b) ¿Si llega al suelo en 4.5 s, de qué altura se soltó?

4- Si lanzas verticalmente hacia arriba una piedra con una rapidez de 87.7mi/h, sin considerar la altura de la cual la lanzas, a) ¿cuánto tiempo tarda en alcanzar la máxima altura? b) ¿cuál es la altura máxima que alcanza? c) ¿cuál es el tiempo de vuelo?

5- Una pelota es lanzada verticalmente hacia arriba desde una altura de 5m con una velocidad de 24.5m/s, a) ¿en cuánto tiempo alcanza la altura máxima? b) ¿cuál es la altura máxima respecto al suelo? c) cuando viene para abajo y se ha desplazado -30.625m, ¿en qué instante de su tiempo de vuelo se encuentra y a qué velocidad?

6- Se deja caer una piedra desde una altura de 50m.a) ¿Qué tiempo permanece en el aire?b) ¿Cuál es su desplazamiento en t=2s?c) ¿Cuál es su velocidad media en t=3s?

7- Se lanza un objeto verticalmente hacia arriba con una velocidad de 30m/s.a) ¿Qué tiempo requiere para alcanzar su máxima altura?b) ¿Cuál es la máxima altura que alcanza?c) ¿Cuánto tiempo permanece en el aire?d) ¿Para qué instantes de tiempo el objeto se encuentra en y=20m?

8- Desde el techo de un edificio de 10m de altura se lanza una pelota verticalmente hacia arriba con una velocidad de 15m/s.a) ¿Qué tiempo tarda en alcanzar su máxima altura?b) ¿Qué altura alcanza respecto al suelo?c) ¿Cuál es el tiempo de caída libre?d) ¿Con qué velocidad llega al suelo?

9- Una pelota se lanza verticalmente hacia arriba, 5s después alcanza su máxima altura 122.5m.a) ¿Con qué velocidad se lanzó?b) ¿Para qué instantes de tiempo se encuentra en y=50m?c) ¿Con qué velocidad llega al suelo?

10 bis)- Una pelota es disparada verticalmente hacia arriba desde la superficie de un planeta de un distante sistema solar. En la figura se muestra una gráfica de y contra t, donde y es la altura arriba de su punto inicial y t=0 es el instante en que es disparada. Cuáles son las magnitudes de:a) la aceleración libre en el planeta.b) la velocidad de la pelota.

52


10- Se deja caer una moneda en caída libre al fondo de un pozo, tardando en llegar al fondo 8 segundos. Se desea averiguar ¿cuál es la profundidad de este pozo? Rta 320m

11- La moneda la tira a 36 km/h, tardando 12 segundos en llegar al fondo. Averiguar cuál es la profundidad del pozo.

12- Desde lo alto de una torre se tira una piedra en caida libre con 72 km/h, llegando al suelo con 324km/h. se dese saber desde que altura se tiró la piedra y que velocidad tiene al cabo de 2 segundos de la salida Rta 40m/s; 385m.

13- Desde lo alto de un helicóptero estacionado se tira una piedra con 72km/h de velocidad llegando al suelo con 432km/h. averiguar desde que altura se tiró la piedra.

14- Se tira una piedra desde lo alto de una montaña llegando al suelo con 180km/h de velocidad. Se desea saber desde que altura se tiró la piedra si se sabe que tardó 3 segundos en llegar al suelo. Calcula la velocidad inicial. Rta 105m; 72km/h15- Se tira una piedra desde un globo aerostático llegando al suelo con 360km/h luego de una caída de 5 segundos. Averiguar desde que altura se tiró la piedra.

16- Se tira un proyectil con tiro vertical con 324Km/ h. se desea saber cuánto tiempo tarda en llegar a la altura máxima. Cuál es dicha altura. Rta 9seg; 405m.

17- se tira una moneda hacia arriba en tiro vertical, el techo del aula está a 8 m. Averiguar se la moneda toca al techo si sale con velocidad de 108km/h

18-Se tira hacia arriba una piedra de 5Kg y una pelota de tenis de 100gr simultáneamente ambas con una velocidad de 180 Km./h. se desea saber a que altura se encontrarán a los 3 segundos de iniciado el movimiento. Son casos ideales. Rta 105m

19- Se tira un proyectil en forma vertical con 1080 km/h. se desea saber que velocidad tendrá a los 12 segundos y a que altura se encuentran?

20-Se tira un proyectil con tiro vertical y a los 5 segundos de la salida su velocidad es de 720km/h. Se desea saber con que velocidad salió el proyectil y a que altura se encuentra en ese momento. Rta 900km/h; 1125m

21- Se tira una moneda hacia arriba y a los 10 segundos de salir su velocidad es de 1080 km/h. Se desea saber cual es la velocidad de salida y a que altura se encuentra a los 10 segundos.

22- Un helicóptero está estacionado a cierta altura. Desde allí el piloto tira una bomba a un blanco en caída libre llegando al suelo con velocidad de 360km/h. se desea saber si el tiempo de caída fue de 5 segundos. ¿La velocidad con que se tiró la bomba y desde que altura? Rta 50m/s; 375m.

23- Se tira un proyectil hacia arriba en tiro vertical saliendo con 432km/h. Se desea saber cuál es la altura máxima que puede alcanzare y que velocidad tendrá al cabo se 3 segundos. Rta 12 segundos; 720 m; 90m/s

24- Se deja caer una moneda en un pozo en caída libre tardando 7 segundos en llegar al fondo. Averiguar cual es la profundidad del pozo y que velocidad tendrá la moneda a los 3 segundos de haber partido. Rta 70m/s; 245m

53


25- Se tira una piedra hacia arriba en tiro vertical y a los 5 segundos de haber salido se velocidad es de 216km/h. Se desea averiguar con que velocidad salió la piedra y cuál es la altura máxima que puede llegar con esa velocidad de salida. Rta 605m; 110m/s

26- Una piedra cae libremente, partiendo del reposo. Hallar:a) su aceleración.b) el tiempo que tardará en alcanzar una velocidad de 108km/h.c) la distancia recorrida en ese tiempo.

54


55


DINÁMICA

1) ¿Cuántos newton pesa un cuerpo de 70 kg. de masa?2) ¿Cuántas dinas pesa un objeto de 25,5 grs. de masa?3) Calcular la masa de un cuerpo que al recibir una fuerza de 20 N adquiere una aceleración de 5 m/s2.4) ¿Qué masa tiene una persona de 65 N de peso en:

a) Un lugar donde la aceleración de la gravedad es de 10 m/s2, expresar en kg.b) Otro lugar donde la aceleración de la gravedad es de 97cm/s2, expresar en gr.

5) Si la gravedad de la Luna es de 1,62 m/s2, calcular el peso de una persona en ella, que en la Tierra es de 80 N.

6) Un vehículo tiene una masa de 100 kg y actúa sobre él una fuerza de 50 ¿Qué aceleración adquiere?7) Calcule la masa de un objeto al que una fuerza constante de 300 N. le induce una aceleración de 50 ´10-3 m /

seg2.8) A un cuerpo de 98 kg, le aplico una fuerza de 196 N. ¿Qué aceleración le produce, y cuál será su velocidad al cabo

de 1 minuto?

9) Un patín que pesa 0,5 , adquiere una aceleración de 40 cm/s2 .¿Cuál es el valor de la fuerza en dinas que intervino?

10) Calcular la masa de un cuerpo que aumenta su velocidad en 1,8 km/h en cada segundo cuando se le aplica una fuerza de 60 dyn.

11) Un automóvil de 1000 kg de masa marcha a 100 km/h, frena uniformemente y se detiene después de 5 segundos.

a) Calculen la fuerza de frenado.b) ¿Quién ejerce esa fuerza?

12) Sobre un ciclomotor de 100 kg. de masa actúa una fuerza constante de 40 N ¿Cuál será su velocidad al cabo de 10 segundos el espacio recorrido en ese tiempo si este estaba en reposo?

13) Un cuerpo de masa igual a 1600 gr. se desplaza con una velocidad de 20 m/s, en ese instante recibe una fuerza, en igual dirección y sentido que su desplazamiento de 96 N. Averiguar: a) Aceleración que adquiere el cuerpo. b) Velocidad que alcanza a los 10 segundos. c) Espacio recorrido en ese tiempo.

14) Un cuerpo que marcha a una velocidad de 144 Km/h es frenado por una fuerza constante en 10 segundos. Calcular en los tres sistemas el valor de la fuerza de los frenos, sabiendo que su masa es de 1960 kg.

15) Un ascensor pesa 1600 . y se eleva con una aceleración de 1,96 m/s2 ¿Cuál es la tensión del cable?

16) Un bloque de 25 sostenido por un cable es arrastrado hacia arriba con una aceleración de 1,2 m/s2 ¿Cuál es la tensión de la cuerda en Newton?

FUERZAS

1) Calcular el peso de un cuerpo sabiendo que la fuerza de 120 Kg lo desplaza 550 m en 20 seg.2) A un móvil que pesa 200 Kg se le aplica en dirección del movimiento una fuerza de 100 Kg durante 1 minuto.

Calcular la velocidad considerando que partió del reposo.3) Un móvil de 8 Kg va a una V= 30m/s, aplica los frenos y se detiene a una distancia igual a 150m. calcular la

fuerza de frenado.4) Un tren va a una V= 50m/s, aplica los frenos y se detiene en 100seg. ¿Cuál es la fuerza de frenado si el tren

pesa 100 toneladas?

56


5) Un cuerpo que parte del reposo es arrastrado por una fuerza durante 10 seg al cabo de este tiempo la velocidad es de 10 cm/s. Durante los 10 seg siguientes la fuerza es nula. Al finalizar este intervalo se aplica otra fuerza igual a la mitad de la inicial y de sentido opuesto a y el cuerpo se detiene.

a. Graficar V=f(t)b. Tiempo que tarda e cuerpo en llegar al reposoc. Cuál es la distancia total recorridas por el cuerpo

6) Sobre un cuerpo de 10 Kg (fuerza) se aplican dos fuerzas F1= 10Kg hacia arriba, hacia la derecha formando con la horizontal un ángulo de 30º. F2=10Kg hacia abajo, hacia la izquierda formando con la horizontal un ángulo de 30º. Calcular ΣF analíticamente y decir si el cuerpo está en equilibrio

7) Un cuerpo de 8Kg se encuentra sobre un plano horizontal, sobre el mismo se aplica una fuerza de 40N. el cuerpo se desplaza hacia la derecha y recorre 600cm en 2 seg. No hay rozamiento. Calcular la aceleración.

8) Un cuerpo está ubicado sobre un plano horizontal. Por acción de una fuerza F recorre 600cm en 4 seg.9) Un cuerpo de 5000g cae por un plano inclinado que forma un ángulo de 30º con la horizontal (hay

rozamiento), la longitud del plano es de 100m. Calcula: a) la velocidad con que llega a la base.b) La altura desde donde cae.

10) Un cuerpo que parte del reposo es arrastrado por una fuerza durante 10 segundos. Al cabo de este tiempo la velocidad es de 10 cm/seg. Durante los 10 segundos siguientes la fuerza es nula. Al finalizar este intervalo se aplica una fuerza igual a la mitad de la inicial y de sentido opuesto a ella hasta que el cuerpo se detiene.a) Construir gráfica de V en función del tiempo.b) tiempo que tarda el cuerpo en llegar al reposo.c) cuál es la distancia total recorrida por el cuerpo.

57


58

libro fÍsica 4º aÑo jerez

Documents