INSTITUTO DE INVESTIGACIN AMBIENTAL Y AGROPECUARIA JOAQUN MONTOYA

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INSTITUTO DE INVESTIGACIN AMBIENTAL Y AGROPECUARIA JOAQUN MONTOYA

FSICAGRADO ONCE

I BIMESTRE2015INSTITUTO DE INVESTIGACIN AMBIENTAL Y AGROPECUARIA JOAQUN MONTOYA - GUIA DE TRABAJO PEDAGOGICO - FSICA

NOMBRE DEL ESTUDIANTE____________________________GRADO: ONCELIC. ANDRES BAQUERO PERIODO: PRIMERO

TEMAS:

Sistema de unidades

Movimiento rectilneo uniforme

Movimiento circular uniforme

Sistemas unidades

Leyes de newton

Trabajo, potencia y energa

Mecnica de fluidos

OBJETIVO:

Interpretar y solucionar situaciones aplicando las leyes del movimiento, los conceptos de trabajo potencia y energa cintica al igual que la dinmica de fluidos

ESTNDAR DEL PERIODO: Mecnica clsica

COMPETENCIAS: Identificar, indagar y explicar

ESTNDARCOMPETENCIASCOMPETENCIAS

EJES ESTRUCTURALES TEMAEJES TEMTICOS

SUBTEMAS

MECNICA CLSICAMECANICA DE FLUIDOSEXPLICAR

INDAGAR

Caractersticas sobre la fuerza aplicada EXPLIICAR

IDENTIFICAR

Caractersticas sobre la mecnica de fluidos SABER: argumentativa describe sistemas energticos conservativos y no adems de resolver situaciones que involucren trabajo y energa.

HACER: interpretativa examina la forma de la cantidad de movimiento en el marco de la energa, y los sistemas de fluidosSABER HACER: prepositiva realiza experiencias en donde manifiesta los principios de la conservacin de la energa , experimenta evidenciando los conceptos de densidad y presin.

TRABAJO Y ENERGA

Trabajo

Energa

Potencia

Energa mecnica MECNICA DE FLUIDOS

Fluidos en reposo

Fluidos en movimiento

Energa

Trabajo

Maquinas simples

La energa y sus diferentes manifestaciones

Conservacin de la energa

Transformacin de la energa

Densidad

Presin

Manometra

Principio de pascal

Principio de Arqumedes

A diferencia de las medidas del sistema internacional (S.I.) existen otros comunmente utilizados con Cegesimal (CGS).

La velocidad se define con la letra v se define la distancia recorrida en lnea recta por unidad de tiempo, donde se mide en metros sobre segundos.

TALLER No. 1 SISTEMA DE UNIDADESTaller: Resuelva cada ejercicio sustentando su respuesta

MOVIMIENTO RECTILNEO UNIFORME

ECUACIONES:

d=v. t donde d=Distancia

v = d/t donde v= Velocidad

t = d/v donde t= tiempo

TALLER: DESCRIPCIN DE MOVIMIENTO Y DE MOVIMIENTO RECTILNEO UNIFORME

NOTA IMPORTANTE: para resolver los siguientes problemas supn que todas las distancias que se recorren son en lnea recta y que no hay paradas.Comprender la velocidad que realiza un cuerpo que se mueve en lnea recta a travs de un espacio plano en un intervalo de tiempo.1. Con qu rapidez vuela un avin que recorre la distancia de 12 000 Km entre dos ciudades en 8h?R/1 500 km/h

2. Qu distancia recorre un auto a una velocidad de 30 m/s durante 7,2 s? R/216 m

3. Una gacela huye de un len a una velocidad de 60 ft/min. Si recorre 240 ft; cunto tiempo dura la carrera? R/4 min

4. David entrena en su bicicleta a una velocidad de 2 880 m/h; cuntos metros habr recorrido en 500s? R/400 m

5. Un gusano debe recorrer un arbusto de 2,7 m de alto; cunto tarda en esta operacin si avanza con una rapidez de 9mm/s? R/300 s (5 min)

6. Un crucero recorre 1 800 mll en mar abierto durante 3 das; a qu velocidad navega este gran barco? R/600 mll/d

7. Una persona debe estar en el aeropuerto en media hora, si el aeropuerto est situado a 40 Km de distancia y el taxista que la lleva va a una velocidad de 60 Km/h; llegar a tiempo para tomar el vuelo?, con qu velocidad debi ir el taxista para no hacerle perder el vuelo? R/no llega a tiempo porque tarda 0,8h. Velocidad mnima de 80 Km/h

8. Una persona dice que en su moto va de Medelln a Caldas a una velocidad de 60 km/h; su amigo dice que hace el mismo recorrido en su bicicleta a una velocidad de 16,67 m/s. Suponiendo que la distancia entre Medelln y Caldas es de 35 Km; cul de los dos llega primero y por qu? R/Llegan al mismo tiempo, ambos tardan 2 100s

9. Juan Pablo Montoya y Michael Schumacher disputan la pol position en una pista recta de 10 km. Montoya la recorre en 4min y Schumacher en 244s. Quin gana la pol? Y a qu velocidad corri cada uno? R/: la pol la gana Montoya. Montoya = 41,67 m/s y Schumacher = 40,98 m/s

10. Cunto mide una pista de patinaje si la recorro en 8,33s con una rapidez de 12 m/s? R/100m

11. Escribe V o F segn corresponda:

1. Una de las principales caractersticas del M.R.U. es que la rapidez es constante ( )

2. El movimiento es relativo porque depende del punto de referencia que se tome ( )

3. Decimos que un cuerpo est en movimiento cuando no cambia su posicin respecto a

otro ( )

4. La rapidez es la relacin entre la distancia y el tiempo recorrido ( )

5. En el M.R.U. la distancia es directamente proporcional al tiempo ( )

12. La siguiente grfica muestra el movimiento de un cuerpo en un determinado intervalo de tiempo. Obsrvala detenidamente y luego responde:

1. Qu distancia recorre el mvil en los primeros 5s?

2. Qu distancia recorre entre los 5 y los 15 s?

3. En cuntos s vuelve a su posicin original?

4. Cunto tiempo en total se mantuvo quieto?

5. Qu rapidez desarroll en los primeros 5s?

6. Qu velocidad desarroll entre los 15 y los 30s?

7. Qu rapidez desarroll al finalizar el recorrido?

8. Cunta distancia recorri en total?

9. Cunto se desplaz en total?

10. Por cunto tiempo estuvo movindose el cuerpo?

13. Un tren sale de la ciudad de Medelln hacia el municipio de Cisneros con una velocidad de 30 Km/h. 2 horas ms tarde sale otro tren de la misma estacin con una velocidad de 45 km/h.

a. Cunto tiempo despus de haber salido el primer tren lo alcanza el segundo? R/a las 6 h

b. Cunto tiempo despus de haber salido el segundo tren? R/ a las 4 horas

c. A qu distancia e la estacin de Cisneros se encuentran? R/180 Km

14. Un carro sale de una ciudad a otra con una velocidad de 40 Km/h tres horas antes de que salga una motocicleta de la misma ciudad con una velocidad de 90 Km/h.

a. Cuntas horas despus de haber salido el carro la moto lo alcanza? R/5,4 h

b. Cuntas horas despus de haber salido la moto? R/2,4h

c. A qu distancia de la ciudad de llegada alcanza la moto al carro? R/216 Km

15. Dos amigas conversan por telfono para encontrarse, ambas salen al mismo tiempo en sus respectivas bicicletas; una de ellas con una velocidad de 25 Km/h y la otra con una rapidez de 30 Km/h. Si la distancia que las separa inicialmente es de 120 Km:

a. A qu distancia de la casa de cada una se encuentran? R/a 54,55 Km de la casa de una y a 65,45 Km de la otra.

b. Cunto tiempo despus de haber salido se encuentran? R/2,18 h

16. La siguiente grfica muestra la rapidez con la que viaja un mvil en un determinado tiempo; de acuerdo a ella responde:

a. Cul fue su velocidad al iniciar el movimiento?

b. Durante cunto tiempo mantuvo una velocidad constante de 50 Km/h?

c. Cul fue su velocidad final?

d. Podemos afirmar que su movimiento fue uniforme?

e. Cunto tiempo dur el recorrido en total?

f. Calcula la distancia que recorri en las dos primeras horas

g. Calcula la distancia total recorrida

17. Juliana e Isabela salen a encontrarse, Isabela camina a una velocidad de 3 m/s y Juliana camina a una velocidad de 4m/s. Si sus casas distan 2100 m

a. A qu distancia de la casa de Juliana se encuentran? R/a 900m

b. A qu distancia de la casa de Isabela s encuentran? R/ a 1 200m

c. Cunto tiempo transcurre desde que salen hasta que se encuentran? R/ a los 5 min (300s)

18. Inventa un problema de M.R.U. y resulvelo

19. Consulta en un libro de fsica sobre el concepto de aceleracin.

20. En un M.R.U. existe aceleracin? Cul es el valor de la aceleracin en un M.R.U.?

MOVIMENTO VARIADOUn movimiento es variado si vara la velocidad o la direccin. El ms importante es el movimiento en que vara la velocidad.CARACTERISTICAS

Se llama aceleracin, la variacin que experimenta la velocidad en la unidad de tiempo. Puede ser positiva, si aumenta y negativa o retardo, si disminuye.

En el movimiento uniformemente variado, la aceleracin permanece constante. Se rige por unas leyes determinadas.

Como ejemplo de movimiento uniformemente acelerado tenemos el de la cada libre de los cuerpos, estudiado por Galileo y Newton.

Los movimientos variados se representan por grficas de manera semejante al movimiento uniforme.

El movimiento de rotacin es un ejemplo de movimiento uniformemente variado en direccin. Corresponde a un cuerpo que gira alrededor de un eje, y tiene sus leyes propias.

CAIDA LIBRE

v = vI g.t ; h = vi.t ; v2= vi2 2.g.h ; hMAX = ; ts =; t=

CARACTERISTICASEl movimiento de los cuerpos en cada libre (por la accin de su propio peso) es una forma de rectilneo uniformemente acelerado.

La distancia recorrida (d) se mide sobre la vertical y corresponde, por tanto, a una altura que se representa por la letra h. En el vaco el movimiento de cada es de aceleracin constante, siendo dicha aceleracin la misma para todos los cuerpos, independientemente de cuales sean su forma y su peso.La presencia de aire frena ese movimiento de cada y la aceleracin pasa a depender entonces de la forma del cuerpo. No obstante, para cuerpos aproximadamente esfricos, la influencia del medio sobre el movimiento puede despreciarse y tratarse, en una primera aproximacin, como si fuera de cada libre.

La aceleracin en los movimientos de cada libre, conocida como aceleracin de la gravedad, se representa por la letra g y toma un valor aproximado de 9,81 m/s2 (algunos usan solo el valor 9,8 o redondean en 10).

Si el movimiento considerado es de descenso o de cada, el valor de g resulta positivo como corresponde a una autntica aceleracin. Si, por el contrario, es de ascenso en vertical el valor de g se considera negativo, pues se trata, en tal caso, de un movimiento decelerado.

REFLEXIONA

EXPERIENCIA 1

Materiales

-hojas usadas

-Un cuaderno

Procedimiento

En una mano sostn el cuaderno y en la otra una hoja y dejarla caer a una misma altura.

Por qu crees que caen de esa forma?Despus de lo anterior coger dos hojas idnticas de misma masa a una arrgala y realiza un bola de papel y la otra djala normal, repite dejarlas caer a una misma altura y ver qu sucede.

la masa juega un papel importante en la cada de los cuerpos?la forma de los cuerpos afecta la cada de los mismos?TALLER:

1. Un objeto que se deja caer libremente desde un avin, tarda 12 s en llegar al suelo. A qu altura volaba el avin?

2. Qu velocidad alcanza un cuerpo que se deja caer libremente despus de 10 s?

3. Con que velocidad se debe lanzar hacia arriba un cuerpo para que alcance una altura de 400m?

4. Una pelota de tenis es lanzada verticalmente hacia arriba con una velocidad de 22.5 m/s. Y luego es recogida a la misma altura desde la que fue lanzada. Determinar, qu altura alcanza la pelota, y cuanto tiempo permanece en el aire?

5. Un lanzador enva una pelota verticalmente hacia arriba con una rapidez de 27 m/s. Cunto tempo emplea la pelota en alcanzar su punto ms alto?, Qu altura mxima alcanza la pelota?

6. Qu velocidad inicial deber tener un mvil cuya aceleracin es de 2 m/s2 , para alcanzar una velocidad de 90 Km/h a los 4 segundos de s partida?

7. Un tren a una velocidad de 16 m/s; frena y se detiene en 12 s. Calcular su aceleracin y la distancia recorrida al frenar?

8. un mvil parte de reposo con M.U.A. cuando ha recorrido 30 m tiene una velocidad de 6 m/s. Calcular su aceleracin y el tiempo transcurrido.

9. Un mvil con velocidad de 72 Km/h frena con una desaceleracin constante de 3 m/s2, rrecorre150m,. En cunto tiempo hizo el recorrido y con qu velocidad llego al final?

10. Un cuerpo parte de reposo y tiene durante 4 s una aceleracin de 10 m/s2, sigue despus durante 8 s con el movimiento adquirido y finalmente vuelve al reposo por una aceleracin negativa de 10 m/s2. Determinar, el tiempo total del movimiento, la distancia total recorrida.

11. desde la cima de un acantilado de 78.4 m de altura se lanza una piedra horizontalmente con una velocidad de 5m/s. Cunto tiempo tarda en llegar al piso?, a qu distancia de la base del acantilado choca contra el piso?, Cul es la velocidad en x, y antes de chocar contra el piso?

12. un auto se sale de la carretera y cae en un punto situado a 43.9 m por debajo de la carretera y a 87.7 m del borde del precipicio. Cunto tiempo empleo en caer y cuanta rapidez llevaba cuando se sali de la va?

13. un jugador patea un baln con un ngulo de 30 y una rapidez de 27 m/s, hallar, tiempo de vuelo, altura mxima alcance mximo.

14. un futbolista lanza un baln, formando un ngulo de 50 con la horizontal. Cul es la velocidad inicial del baln si el baln alcanza una distancia de 36m?

15. un can puede disparar una bala hacia arriba hasta una altura de 100m. Cul es su alcance horizontal mximo?, con que velocidad llegara la bala a tierra si el can se dispara la bala verticalmente hacia arriba?

Taller: MOVIMIENTO PARABLICO Y SEMIPARABLICO

1. Que trayectoria describe un movimiento parablico__________________________________________

2. Un movimiento semi - parablico tiene una trayectoria___________________________________________

3. En un movimiento semi- parablico la velocidad horizontal es__________________________________

4. En el movimiento parablico la velocidad vertical________________________________________

5. El movimiento parablico y semi-parablico es un movimiento___________________________________

6. Un jugador patea un baln con velocidad de 20 m/s y ngulo de 20 grados calcular. Alcance mximo altura mxima y tiempo de vuelo

7. Una pelota de cae a 40m del punto de impacto y es disparada con un ngulo de 40 grados, cual fue la velocidad inicial.

8. Una pelota es lanzada horizontal mente con una rapidez de 6 m/s y cae, desde una altura de 12m. Calcular el tiempo de vuelo. La distancia a la cual cae y la velocidad final.

9. Para un movimiento parablico se tiene que el alcance y la altura obtiene n el mismo valor cuando el lanzamiento es a.____________________

10. un objeto que es disparado desde la superficie con un ngulo de 40 tarda 3 segundos en caer, calcular la velocidad inicial. Y el alcance mximo.

LEYES DE NEWTON

[F] = [m] [a]

TALLER DE LEYES DE NEWTON:

Qu aceleracin experimenta un cuerpo de 8 kg de masa, si sobre el acta una fuerza resultante de 24N?

1. Al aplicar una fuerza de 96N sobre un cuerpo, se acelera a razn de 12m/s cul es su masa?

2. Sobre un cuerpo de 6kg de masa inicialmente en reposo acta una fuerza de 24N.Calcular la distancia recorrida por el cuerpo en 10s.

3. Que fuerza se debe ejercer sobre un cuerpo de 12kg de masa para que se acelere a razn de 3,5 m/s

4. Sobre un cuerpo de 8kg de masa se ejercen fuerzas de 12N que forman entre si un ngulo de 90.calcular la fuerza resultante que acta sobre el cuerpo y la aceleracin que experimenta.

5. Sobre un cuerpo de 4kg de masa, inicialmente en reposo, acta una fuerza de 32N.quee velocidad llevara el cuerpo cuando ha recorrido 14m?

6. Si sobre un cuerpo acta una fuerza de 54N, este se acelera a razn de 9m/s, Cunto se acelera si la fuerza aplicada fuera de 6N.

7. 2 persona halan de un cuerpo de 20kg con fuerzas de 100N y 200N.Clacular la aceleracin de la masa si:

a. Las fuerzas se ejercen horizontalmente en el mismo sentido

b. Las fuerzas actan horizontalmente en sentido contrario

c. Las fuerzas forman entre si una ngulo de 60

TRABAJO

El trabajo (T) producido por una fuerza aplicada sobre un cuerpo, igual al producto de la intensidad de la fuerza aplicada en la direccin movimiento por el mdulo del desplazamiento (x) del cuerpo.Si llamamos F// a la fuerza en la direccin del desplazamiento, esta definicin se expresa matemticamente mediante la siguiente expresin:

T = F// x = Fx cos

El trabajo se expresa en newton-metro ( N.m ). Esta unidad de medida se denomina julio (J). De esta manera, 1J = 1N. m. En el sistema C.G.S. la unidad es el ergio que se define como el trabajo realizado por la fuerza de una DINA que acta en la direccin del movimiento cuando el desplazamiento es un centmetro: ergio = 1D. cm

POTENCIA

Se define como la rapidez con la que se efecta un trabajo por lo tanto, a una cantidad dada de trabajo efectuado en un intervalo largo de tiempo le corresponde una potencia muy baja, mientras que si la misma cantidad de trabajo se efecta en un corto intervalo de tiempo, la potencia desarrollada es considerable. Operacionalmente Potencia es la razn entre el trabajo realizado y el tiempo empleado. Su unidad es el VATIO

ENERGIA

Energa es la capacidad que tiene la mquina o el hombre para realizar un trabajo. Este concepto nos permite medir la energa por su homologo que es el trabajo, por lo tanto la unidad de medida de energa es la misma que la del trabajo

Clases de Energa:

Energa cintica: Es aquella que se obtiene cuando se calcula el trabajo de una fuerza (F) aplicada al cuerpo de masa ( m ) durante un desplazamiento (s) y en funcin de la velocidad con que el cuerpo cubre dicho desplazamiento. El trabajo realizado es la variacin de la energa cintica entonces:

Energa potencial: EP es aquella que se obtiene cuando se calcula el trabajo de una fuerza ( F ) que depende exclusivamente de la posicin del cuerpo en el espacio (campo de fuerza) cuando un cuerpo de masa (m) se desplaza de un punto a otro de dicho campo. El trabajo realizado por el cuerpo es igual a la variacin de la energa potencial:

TALLER DE TRABAJO, POTENCIA Y ENERGA:

1. Qu trabajo hace una fuerza de 12 Newton cuando mueve su punto de aplicacin 7m en su propia direccin? R 84 Joules

2. Qu trabajo hace una fuerza de 87 dinas cuando mueve su punto de aplicacin 14cm en su propia direccin? R 1,218 ergios.

3. Qu fuerza realiza un trabajo de 150 joules al mover su punto de aplicacin 30 m en su propia direccin? R 5N.

4. Entre varios hombres suben un piano que pesa 500 N hasta un tercer piso de una casa que esta a una altura de 8 m respecto a la calle. Qu trabajo harn? R 4000J.

5. Qu distancia se debe mover el punto de aplicacin de una fuerza de 100 N para que el trabajo realizado sea de 400 Joules R 4m

6. Qu potencia han desarrollado los hombres del problema 4 si han subido el piano entres minutos? R 22,2 W

7. Calcular el trabajo efectuado por una fuerza de 20N al mover su punto de aplicacin 3m en su propia direccin. R 6J

8. Calcular la distancia recorrida por el punto de aplicacin de una fuerza de 4,5N si el trabajo efectuado es de 13,5 J. R 3m

9. Un motor efecta un trabajo de 1.800.000 J en un cuarto de hora. Calcular su potencia. R: 2000W

10. Se necesita una fuerza de 825N para empujar un auto a travs de un terreno. Dos estudiantes empujan el auto 35m. Cunto trabajo se realiza? R 28875J

11. Un mensajero lleva un fardo de 34N desde la calle hasta el quinto piso de un edificio de oficinas, a una altura de 15m. Cunto trabajo realiza? R 510J

12. Un marino hala un bote a lo largo de un muelle con una cuerda que forma un ngul de 600 con la horizontal. Cunto trabajo realiza el marino si ejerce una fuerza de 255N sobre la cuerda y hala el bote 30m? R 3,83X1 03 j

13. Una caja de 575N de peso se levanta por medio de una cuerda una distancia de 20m directamente hacia arriba. El trabajo es realizado en 10 seg. Cul es la potencia desarrollada en vatios y kilovatios? R. 11 50W -1 1, 150 KW

14. Para halar l5m una caja metlica a lo largo M piso, se emplea una cuerda que forma un ngulo de 46 con la horizontal y sobre la cual se ejerce una fuerza de 628N.Cunto trabajo realiza la fuerza sobre la cuerda? R 6499,8 J

15. Se dispara un proyectil de 7.26 Kg. con una velocidad final de 7.50 m/seg. Cul es la energa cintica del proyectil? R. 240

16. Se levanta un libro de 2 Kg. desde el piso hasta un anaquel a 2,10 m sobre el piso. Cul es la energa potencia gravitacional del libro respecto al piso? R 41,2 J

17. Cul es la energa cintica de un automvil que tiene una masa de 103 Kg. y se desplaza con una velocidad de 30 m/seg? Rta 45x 104 Joules

18. Cunto vale la energa cintica de un cohete de 10 kg que avanza a 800 m/seg? Rta 32x105 joules

19. Una nia sostiene un bloque de 1kg arriba de una mesa a una altura de 50 cm, si la mesa tiene una altura de 1 metro. Cul ser la energa potencia total Rta. 14,7Joules

20. Hallar la energa potencia que adquiere un cuerpo de 3kgf de peso al elevarlo una altura de 6m. Rta 18 kgm

MECANICA DE FLUIDOS:

LA DENSIDAD: Las sustancias que existen en la naturaleza, se caracterizan porque la unidad de volumen (m3, cm3) tienen diferente masa. Por ejemplo, la masa de un centmetro cbico de hierro es 7,8 g, mientras que el mismo volumen de glicerina tiene una masa de 1,26 g

La densidad absoluta de una sustancia homognea es la masa de la unidad de volumen de dicha sustancia. Si una masa m ocupa un volumen v, la densidad es igual a:

Ejemplo: La densidad del mercurio es 13,6 g/cm3. Qu volumen ocupan 10 g de mercurio?

Solucin:

, entonces, V = =

LA PRESIN: Se llama presin a la magnitud de la fuerza ejercida perpendicularmente por unidad de rea de la superficie. La presin existe nicamente cuando sobre una superficie acta un sistema de fuerzas distribuidas por todos los puntos de la misma. La presin es magnitud escalar

Unidades

Ejemplo: Consideremos el bloque representado en la figura. Suponiendo que pesa 80N. Qu presin se ejerce en la base:

PRESIN HIDROSTATICA: Cuando un recipiente contiene un lquido en equilibrio, todos los puntos en el interior del lquido estn sometidos a una presin cuyo valor depende exclusivamente de su profundidad o distancia vertical a la superficie libre del lquido. La expresin P=.h.g se conoce como ecuacin fundamental de la hidrosttica, que establece que la presin en cualquier punto dentro de un fluido es el producto de la densidad, la gravedad y la altura, no del volumen del liquido que se encuentra sobre un determinado punto.Ejemplo: Un tanque esta lleno de gasolina (densidad 0,7 x 103 kg/m3), calcular la presin hidrosttica a 0,20 m de profundidad.

Solucin: P= .h.g = (0,7 x 103 kg/m3).(0,20m)(9,8 m/seg2)=1,372 x 103 Pa

TALLER DE MECANICA DE FLUIDOS:

Resolver y sustentar cada uno de los siguientes ejercicios de densidad y presin

1. Calcular la presin que produce una puntilla sobre una tabla si el rea de de la punta de la puntilla es de 12 mm2y se aplica verticalmente hacia abajo con una fuerza de 100N.

2. Calcular la presin hidrosttica de un punto situado a 15m por debajo de la superficie libre del agua de un lago de agua dulce.

3. Un buzo est situado en un punto a 60m por debajo del nivel del agua de mar (1.03 gr/cm3) calcular la presin hidrosttica que se experimenta en ese punto. Calcular la fuerza total debida a la presin, sabiendo que el rea del buzo es de 1,8m2.

4. Un tmpano de hielo de 2.5*104m3 flota en agua dulce qu parte de su volumen est sumergida?

5. Un corcho de 26 cm3 de volumen est completamente sumergido en mercurio calcular el empuje.

PRINCIPIO DE ARQUIMEDES:

F emp = Peso del lquido desplazado, lo cual equivale a:

liq g V lq desplazado = liq g V slido sumergido

Ejemplo: Una esfera de hierro de 3cm de radio se deja caer en un estanque lleno de agua de 120cm de profundidad. Calcular: a) El peso de la esfera, b) Empuje, c) Fuerza resultante, d) Aceleracin de la esfera (despreciar el rozamiento), e) Tiempo que tarda en llegar al fondo

Solucin:

a) Peso de la esfera: P= mg = e g porque m = V y e =7,8 g/cm3

P= (=7,8 g/cm3) [] (980 cm/seg2) = 864516,0 Dinas

b) Empuje: E= f . V .g donde f = 1 g/cm3

E= (1 g/cm3)

c) Fuerza resultante: FR= P E

FR= 864516,0 Dinas - 110835,3 Dinas = 753680,7

d) Aceleracin de la esfera

e) Tiempo que tarda en llegar al fondo:

PRINCIPIO DE PASCAL: Corno lo hemos dicho, los lquidos tienen una propiedad que los diferencia de los slidos: cambian de forma, adoptando la del recipiente que los contiene. Bajo la accin de una presin externa, conservan el mismo volumen, es decir, son prcticamente incompresibles.

De estas caractersticas de los lquidos se deriva una de sus principales propiedades: los lquidos pueden transmitir a los cuerpos en contacto con ellos las presiones externas que se les ejercen.

Blaise Pascal comprob experimentalmente este fenmeno y lo formulo en el principio que lleva su nombre, el enunciado es el siguiente: Los lquidos transmiten en todas las direcciones y con la misma intensidad las presiones que se ejercen en una determinada regin de ellos.

El principio de Pascal es vlido tambin para gases, aunque en este caso la presin no se transmite con tanta rapidez, ya que, los gases son ms compresibles que los lquidos.

En el principio de Pascal se fundamentan numerosas aplicaciones tecnolgicas de uso corriente: gatos hidrulicos, gras, excavadoras, volquetas, sistemas de frenos en automviles, de abertura y cierre de puertas, etc. En general, estas mquinas que se basan en el principio de Pascal reciben el nombre de mquinas hidrulicas

Ejemplo: En una prensa hidrulica sus cilindros tienen radios de 1 cm. y 8cm respectivamente. Si sobre el mbolo de rea menor se ejerce una fuerza de 10N, qu fuerza ejerce la prensa hidrulica sobre el mbolo mayor?

Solucin: Las reas de los cilindros menor y mayor son respectivamente:

A1 = r21 = A1 = (1 cm2) = 3,14 cm2A2 = r22 = A2 = (8cm)2 = 201,06 cm2TALLER DE PRINCIPIO DE ARQUMEDES Y PASCAL:

Resolver y sustentar cada uno de los siguientes ejercicios en forma grupal

1. En una prensa hidrulica sus cilindros tienen radios de 1 cm. y 8 cm., respectivamente. Si sobre el mbolo de rea menor se ejerce una fuerza de 10 N, qu fuerza ejerce la prensa hidrulica sobre el embolo mayor?

2. En una prensa hidrulica los cilindros tienen radios de 12cm y 25cm, respectivamente. Si sobre el mbolo de menor rea se ejerce una fuerza de 28 N, qu fuerza ejerce la prensa hidrulica sobre el mbolo mayor?

3. Los cilindros de una prensa hidrulica tienen radios de 5 cm. y 20 cm. respectivamente. Qu fuerza se debe ejercer sobre el mbolo de rea menor para levantar un cuerpo de 1000 kg de masa?

4. Se aplica una fuerza de 300 N al mbolo pequeo de una prensa hidrulica. Si su dimetro es 6 cm. Cul debe ser el dimetro del mbolo grande para levantar una carga de 6400 N?

5. Sobre el pistn pequeo de un sistema hidrulico, cuya seccin transversal tiene 0.0500 M2 de rea, se ejerce una fuerza de 20 N. Cul puede ser la magnitud M peso que puede ser levantado por el pistn, cuya seccin transversal tiene 0.100 m2 de rea?

6. La silla de los dentistas son ejemplos de sistemas hidrulicos. Si la silla pesa 1600N y descansa sobre un pistn cuya seccin transversal tiene un rea de 1440 cm2 qu fuerza se debe aplicar al pistn pequeo para subir la silla si su seccin transversal tiene un rea de 72 cm2TERMODINMICA La termodinmica es la rama de la fsica que estudia los procesos en los cuales un cuerpo intercambia energa con el medio que lo rodea.

EQUIVALENTE MECNICO DEL CALOR

Es la equivalencia en energa (trabajo) de cierta cantidad de calor. Se relaciona bsicamente por:

1 calora = 4,18 joules

Tambin se enuncia como: Cuando se realiza un trabajo sobre un sistema cualquiera, dicho trabajo se emplea en aumentar la energa interna del cuerpo y por lo tanto su temperatura.

INTERCAMBIO DE ENERGA

En un sistema, el intercambio de energa se produce slo de dos formas:

Mediante el calor que se intercambia por diferencias de temperaturas.

Mediante un trabajo cuando una fuerza realiza un desplazamiento o deformacin de un cuerpo.

El primer caso es el mencionado en la seccin de Calorimetra. El segundo caso es ms propio del estudio de la termodinmica y posee un sentido ms general de los procesos.

Ejemplo: Cuando un gas se encuentra contenido en un cilindro con mbolo, y ste es calentado por una llama, el gas absorbe un cierto calor Q ya que la temperatura de la llama es mayor que la del gas. Debido a esto, el gas presiona al mbolo y origina un movimiento fsico que se traduce como un trabajo W sobre algn cuerpo externo. La energa externa E del gas sufri variaciones, a medida que ganaba energa de la llama para luego emplearla en el trabajo W.

En el anterior ejemplo, al igual que en todo proceso semejante, se cumple el Principio de la Conservacin de la Energa, ya que la energa de la llama se transform en el trabajo W.

LEY CERO DE LA TERMODINMICA

Si dos sistemas se encuentran en equilibrio trmico con un tercer sistema, entonces los dos sistemas se encuentran en equilibrio entre s.

PRIMERA LEY DE LA TERMODINMICA

El aumento de energa interna (E) de un cuerpo es igual al calor absorbido (Q) ms el trabajo realizado sobre el cuerpo por fuerzas externas (WEXT), es decir:

El primer principio de la termodinmica es una reafirmacin del Principio de la Conservacin de la Energa, que incluye al calor como otra forma de energa.

Dependiendo del caso, el sistema puede absorber o desprender calor Q y realizar, recibir o no realizar un trabajo W. En estos casos, se considera la siguiente conveccin de signos para la frmula:E = Q + WEXT

Cuando el cuerpo absorbe calor, Q es positivo. si desprende calor, Q es negativo.

Cuando el cuerpo produce trabajo, W es negativo (WEXT = - W).

Cuando el cuerpo recibe trabajo, W es positivo (WEXT = W).

Cuando el cuerpo no produce trabajo, W es cero (WEXT = 0).

PROCESOS TERMODINMICOS

PROCESO

Conjunto de etapas de un determinado fenmeno fsico.

Segn las condiciones del sistema termodinmico, se pueden presentar diferentes casos:

PROCESO CCLICO

Ocurre cuando en un sistema, el estado final de los procesos es idntico al estado inicial, es decir, la energa interna final del cuerpo es igual a la inicial (Ef = Eo). Por lo tanto, cuando un sistema describe un ciclo, el calor absorbido es igual al trabajo realizado por l mismo: Q = W E = Q

PROCESO ADIABTICO

Ocurre cuando el sistema no gana o pierde calor, es decir, que el calor Q = 0 y toda la energa interna del cuerpo se convierte en trabajo: E = - W

PROCESO ISCORO

Ocurre cuando el sistema permanece con volumen constante, es decir, que no sufre desplazamiento y por lo tanto el trabajo: W = 0

PROCESO ISOBRICO

Ocurre cuando el sistema permanece con presin constante: Pf = Po

PROCESO ISOTRMICO

Ocurre cuando el sistema permanece con temperatura constante: Tf = To

Los mejores ejemplos de estos procesos, se encuentran en las Las Leyes de los Gases.SEGUNDA LEY DE LA TERMODINMICA

El calor absorbido de un cuerpo caliente no se puede transformar en trabajo, sin ceder una cantidad menor de calor a un cuerpo fro.

Este principio, se refiere a que NO se puede transformar total e ntegramente un calor Q en un trabajo W, ya que siempre habr una pequea prdida de calor que se disipa en el sistema. Es decir, que por ms perfecta que se intente construir una mquina (de cualquier tipo), siempre habr una ligera prdida de energa en la misma. Sin embargo, en la prctica, cuando dichas prdidas de energa son insignificantes, al sistema se lo puede considerar cerrado e ideal para los clculos y observaciones tericas (como en los anteriores procesos termodinmicos).

Del enunciado de este principio, se extraen y deducen otros postulados importantes para el estudio de los procesos:

POSTULADOS CONSECUENCIA DEL SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINMICA

I. Para transformar calor en trabajo, es necesario tener dos cuerpos a temperaturas diferentes.

II. Para transportar cierta cantidad de calor de un cuerpo fro a uno caliente, se requiere suministrar un trabajo externo. Por eso el calor slo pasa espontneamente de los cuerpos calientes a fros.

III. El calor tiende a distribuirse de modo que todos los cuerpos queden a la misma temperatura, resultando que la energa calorfica se hace cada vez menos disponible para transformarse en trabajo, fenmeno que recibe el nombre de Degradacin de la Energa.

Del segundo principio de la termodinmica, se deriva un concepto cuyo significado es de los ms importantes de toda la ciencia:

ENTROPA

La entropa (S) es una medida del estado de desorden o agitacin de las molculas de un cuerpo. Cuanto mayor sea el desorden molecular, mayor es la entropa del cuerpo. Ejemplo: Una sustancia en estado slido, cuyas molculas estn relativamente ordenadas, tiene menor entropa que en el estado gaseoso, cuando sus molculas se encuentran muy desorganizadas.

Si un cuerpo absorbe calor Q mantenindose a la temperatura T, experimenta un aumento de entropa (S) dado por la expresin:

De este modo, el segundo principio de la termodinmica tambin se le puede mencionar como:

La entropa de un sistema aislado y cerrado NO PUEDE DISMINUIR y por lo tanto, slo son posibles aquellos procesos en los que la entropa aumenta o permanece igual.

La entropa determina la direccin en que ocurren todos los procesos en la naturaleza, siempre teniendo al desorden de forma general. De ah, que sea importante su estudio para toda la ciencia. Ejemplo: El calor pasa espontneamente de los cuerpos calientes a los fros, debido a que ese es el camino que incrementa la entropa del sistema en forma natural.

Se concluye adems que: La esencia de ser de todas las cosas del Universo es tender siempre al caos y el desorden (destruccin). Sin embargo, mientras se desarrolla este proceso, transcurre cierto tiempo en el que se puede aprovechar las circunstancias para obtener algn beneficio nuestro, o para el surgimiento de nuevos eventos y procesos espontneos en la naturaleza.

NOTA: Existe un tercer y ltimo principio de la termodinmica, cuyo estudio es ms avanzado y complejo. Su enunciado es: La entropa de todas las sustancias en el cero absoluto puede considerarse que es cero.

MaterialDilatacin fraccionalDilatacin fraccional

por grado C x10-6por grado F x10-6

Vidrio, ordinario95

Vidrio, pyrex42,2

Cuarzo, fundido0,590,33

Aluminio2413

Latn1911

Cobre179,4

Hierro126,7

Acero137,2

Platino95

Tungsteno4,32,4

Oro147,8

Plata1810

TALLER DE TERMODINMICA:

1. una regla de acero tiene una longitud de 2m a una temperatura de 20 C, Cul es la longitud de la varilla a 200 C?

2. Cul es la capacidad calrica de un cuerpo que incrementa su temperatura de 10C a 40C cuando se le suministran 246 caloras?

3. Qu variacin de temperatura experimenta un cuerpo de capacidad calrica de 75cal/C, cuando absorbe 560 caloras?

4. Qu cantidad de calor necesita absorber un trozo de cobre cuya masa es 245g si se encuentra a una temperatura de 18C y se desea que alcance una temperatura final de 90C?

5. Cunto calor necesitan 250gr de hielo para llegar a una temperatura de 25C, es decir, para convertirse en liquido, si se encuentra a una temperatura de -12C?

GLOSARIO:

La fsica: es fundamentalmente una disciplina cientfica basada en la constante formulacin de preguntas acerca de porqu y el cmo de los fenmenos natural observamos, a travs de los sentidos o de prolongaciones de los mismos.

El trabajo cientfico: Es un trabajo planificado, con unos objetivos iniciales y unas fases o etapas que, habitualmente, aunque no siempre, se dan en cierto orden, unas a continuacin de otras. Esta planificacin permite a los cientficos abordar problemas, explicar fenmenos, realizar descubrimientos y obtener conclusiones generales sobre el funcionamiento del universo en el cual vivimos

Las variables: Son los factores que intervienen en la ocurrencia de un fenmeno, se escogen unos que se mantienen constantes, mientras que otros se manipulan de diversas maneras. Al realizar el experimento se estudia la forma en que vara una magnitud, llamada variable dependiente, cuando se producen cambios en otra, llamada variable independiente

Proporcionalidad Directa: Dos cantidades son directamente proporcionales, si al aumentar una, la otra tambin aumenta en la misma proporcin. Estn ligadas por un cociente constante, su representacin grafica es una lnea recta que pasa por el origen y su ecuacin es de la forma Y = KX, donde K es la constante.

Proporcionalidad lineal: Una variable y vara linealmente con una variable x si al realizar la grafica de y contra x resulta una lnea recta que intercepta al eje y en el punto b y tiene por constante de proporcionalidad:

, donde (X1 , X1) y ( Y2,Y2) son puntos de la recta. Su ecuacin es y= kx + b

Proporcionalidad inversa: Dos magnitudes son inversamente proporcionales, si al aumentar una la otra disminuye en la misma proporcin. Estn ligadas por un producto constante, la grafica que se obtiene es una curva, que recibe el nombre de Hiprbola y su ecuacin es de la forma:

Vector: Un vector es un segmento de recta dirigido que posee un punto de origen, cabeza o flecha (sentido), direccin (ngulo de inclinacin respecto a la horizontal) y magnitud (valor numrico) Cantidades vectoriales: Son aquellas que necesitan, para ser determinadas, de una magnitud, una direccin y un sentido. Ejemplo: desplazamiento, velocidad, fuerza etc. Las cantidades vectoriales se representan grficamente mediante un vector.

Cantidades escalares: Son aquellas que solo requieren para su determinacin una magnitud. Ejemplo. La masa, lo potencia, energa

Magnitudes fsicas: Medir es comparar una magnitud fsica con una cantidad fija que se toma como patrn y que se denomina unidad. El sistema internacional de unidades ( S.I. ) es el resultado de muchas reuniones de la llamada CONFERENCIA GENERAL DE PESAS Y MEDIDAS.

BIBLIOGRAFIA (Enciclopedia bsica- textos escolares de fsica grado 11- Enciclopedia encarta-www.cnice.mecd.es/men/cuerpos/ejemplos.html )

PREPARA TU OLIMPIADA:Desarrolla y argumenta.1.En la historia se considera que la fsica nace en la antigua Grecia. Esta afirmacin es debido a:

A. Grecia es considerada cuna de la humanidad

B. All naci el primer cientfico de la historia

C. All nace la filosofa y con ella la fsica emperica

D. Por qu Grecia es el pas de las ciencias.

1. Cuando en una medicin el dato no corresponde con el valor que se considera verdadero, es decir, lo cerca que el resultado de una medicin est del valor verdadero.es llamado

A. Exactitud

B. Incertidumbre

C. Precisin

D. Error de medicin.

Con base en la grfica responda las siguientes preguntas

.De la grfica se puede decir que representa la posicin versus tiempo para un movimiento:

A. Rectilneo uniforme

B. Rectilneo variado

C. Uniforme acelerado

D. Uniformemente lineal

A. De la grfica anterior podemos decir que el desplazamiento entre el tiempo t= 2 segundos y t =4 segundos, comparado con el desplazamiento en los tiempos t=6 segundos y t =8 segundos es :

B. Mayor en el primer intervalo de tiempo que en el segundo

C. Menor en el primer intervalo que en el segundo

D. Irregular en todos los intervalos de tiempo

E. El mismo en cada intervalo.

3. De la grfica anterior podemos decir que el desplazamiento que sufre el mvil entre el segundo t=1 y el segundo t=5. Es de:

A. 20 metros

B. 25 metros

C. 5 metros

D. 0 metros

4. De la grfica anterior podemos decir que su velocidad es constante y tiene un valor de:

A. 2 m/s

B. 10 m/s

C. 0 m/s

D. 5 m/s

5. El valor que se deduce de la aceleracin de la grfica anterior es :

A. 0 m/s2B. 10 m/s2C. 2 m/s2D. 1 m/s2

6. En la grfica anterior se ilustra el cambio de posicin respecto al tiempo para dos partculas que describen una misma trayectoria. De la grfica podemos concluir que :

A. Las partculas Poseen la misma rapidez

B. La partcula 2 est en reposo

C. La partcula 2 tiene mayor rapidez

D. La partcula 1 experimenta aceleracin

7. Con la informacin suministrada en la grfica es posible:

A. Determinar el tiempo en el cual las partculas estn en la misma posicin

B. La posicin de cada partcula luego de 3 horas de la partida

C. L a posicin de partida para cada partcula

D. El tiempo que ha trascurrido para que la partcula 2 de alcance a la partcula 1

8. De la grfica anterior muestra la posicin en funcin del tiempo para dos partculas, de las cuales podemos decir respecto a la velocidad que:

A. Las partculas no tienen velocidad

B. Las partculas tienen igual velocidad

C. La partcula 1 tiene mayor velocidad que la partcula 2

D. La partcula dos es la nica que experimenta cambio en su velocidad.

9. En la grfica anterior se ilustra la velocidad en funcin del tiempo, para un mvil del cual se puede decir que:

A. Representa un mvil con velocidad constante

B. Representa un mvil en estado de reposo

C. Representa un mvil con velocidad constante de 4 m/s

D. Representa un mvil que tiene aceleracin.

10. De la grfica anterior se puede predecir que la velocidad despus de 7 segundos tendr un valor de :

A. 2 m/s

B. 1 m/s

C. 4 m/s

D. -2 m/s

11. Segn la grfica el desplazamiento que ha experimentado la partcula despus de 4 segundos es:

A. 4 m

B. 10 m

C. 16 m

D. 0 m

Un objeto es lanzado verticalmente hacia arriba. Cuando alcanza la mitad de su altura mxima, su velocidad es de 24 m/s, con base en esta informacin responda.

14. La altura mxima que logra alcanzar el objeto en todo su desplazamiento.

A. 58.7 m

B. 24 m

C. 48 m

D. 12 m

15. Qu tiempo tarda el objeto en alcanzar la altura mxima?

A. 3.46 s

B. 1,25 s

C. 1,98 s

D. 7.5 s

16. Con que velocidad fue lanzado inicialmente el objeto?

A. 34 m/s

B. 48 m/s

C. 12 m/s

D. 20 m/s

17. Qu tiempo tarda en alcanzar una velocidad de -24 m/s( hacia abajo)?

A. 2,4 s

B. 3 ,4 s

C. 5,6 sg

D. 7 s

18. El alcance de un proyectil en tiro parablico est determinado por.

A. La velocidad y el ngulo de lanzamiento.

B. La masa del proyectil y su ngulo

C. La masa del proyectil y su velocidad

D. El peso del proyectil y la gravedad.

19. En un tiro parablico el alcance mximo se obtiene con un ngulo de lanzamiento:

A. 900B. 500C. 450D. 0020. Si un cuerpo es lanzado verticalmente hacia arriba con una velocidad vi alcanzando una altura h. si se cambia la velocidad de lanzamiento por 2 vi, entonces la altura lograda por el cuerpo ser:

A. 1h

B. 2h

C. 3h

D. 4h

21. Si un cuerpo es lanzado verticalmente hacia arriba con una velocidad de 12m/s. la altura mxima que logra el cuerpo es:

A. 7,34 m

B. 12 m

C. 24 m

D. 10 m

La gran importancia de las unidades de medida es tratar de expresar todas las cantidades fsicas en trminos de unas cuantas pocas como las 7 del (S.I.) reflexiona por un momento si por cada magnitud fsica tuviera su propia cantidad que lo expresara

PIENSA.

QU OTRAS MEDIDAS CONOCES DISTINTAS A LAS MENCIONADAS POR EL (S.I) O (CGS) ?

SI PUDIERAS CREAR UNA MEDIDA FSICA CUAL SERIA, QUE MEDIRIA Y CUAL SERIA SU NOMBRE?

Responde de acuerdo a tus conocimientos sobre el siguiente experimento mental.

Qu pasa si se deja caer una moneda y una pluma al mismo tiempo a la misma altura?

Por qu crees que caen de esa forma? argumente la respuesta.

Qu factores afectan este movimiento?

EMBED Equation.3 Entonces EMBED Equation.3 EMBED Equation.3

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_1261586159.unknown

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_1267616712.unknown

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