Fisica II (Plan 1992)

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    Un proceso pertinente de

    formacin para la vida

    COLEGIO DE BACHILLERES

    Gua para presentar exmenes deRecuperacin o Acreditacin Especial

    FSICA II

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    Fsica II

    Gua para presentar exmenes deRecuperacin o Acreditacin Especial

    Fsica II(Versin preliminar)

    Esta gua fue elaborada por la Secretara Acadmica,a travs de la Direccin de Planeacin Acadmica.

    Colaboradores

    Profr. Jorge Arias ReyesProfr. Manuel Cadena BernalProfr. Arturo Garca SegovianoProfra. Emma M. Jimnez CisnerosProfr. Jorge Zarza Plata.

    Colegio de Bachilleres, Mxicowww.cbachilleres.edu.mxRancho Vista Hermosa No. 105Ex-Hacienda Coapa,

    04920, Mxico, D.F.

    La presente obra fue editada en el procesador de palabras Word 97.

    Word 97 es marca registrada de Microsoft Corp.

    Este material se utiliza en el proceso de enseanza-aprendizaje del Colegio de Bachilleres, institucin pblica deeducacin media superior del Sistema Educativo Nacional.

    Ninguna parte de esta publicacin, incluido el diseo de la cubierta, puede reproducirse, almacenarse o transmitirseen forma alguna, ni tampoco por medio alguno, sea ste elctrico, electrnico, qumico, mecnico, ptico, degrabacin o de fotocopia, sin la previa autorizacin escrita por parte del Colegio de Bachilleres, Mxico.

    AGOSTO 2002

    http://www.cbachilleres.edu.mx/http://www.cbachilleres.edu.mx/
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    NDICE

    PRESENTACINPRLOGO

    UNIDAD I. Trabajo y energa interna ............................................................

    Ejercicios ....................................................................................................Actividad .Tabla de Comprobacin .............................................................................

    Ejercicios de autoevaluacin ....................................................................... Clave de Respuestas .....................................................................................

    UNIDAD II. Calor, desequilibrio trmico y transmisin de calor. ..............

    Ejercicios ....................................................................................................Tabla de comprobacin ..............................................................................

    Ejercicios de autoevaluacin ...................................................................... Clave de respuestas ......................................................................................

    UNIDAD III. Presin y energa de fluidos. ....................................................

    Ejercicios ....................................................................................................Tabla de comprobacin ..............................................................................

    Ejercicios de autoevaluacin ....................................................................... Clave de respuestas ......................................................................................

    BIBLIOGRAFA ...............................................................................................

    SUGERENCIAS PARA PRESENTAR EXMENES DERECUPERACIN O ACREDITACIN ESPECIAL. .........................................

    vvii

    3

    59141721

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    27364144

    49

    53576062

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    PRESENTACIN

    La evaluacin de recuperacin y la de acreditacin especial son oportunidades que debesaprovechar para aprobar las asignaturas que, por diversas razones, reprobaste en el cursonormal; pero cuidado!, presentarse a un examen sin la preparacin suficiente significa unfracaso seguro, es una prdida de tiempo y un acto irresponsable que puedes evitar.

    Cmo aumentar tu probabilidad de xito en el examen mediante la utilizacin de esta gua? Larespuesta es simple, observa las siguientes reglas:

    Convncete de que tienes la capacidad necesaria para acreditar la asignatura. Recuerda quefuiste capaz de ingresar al Colegio de Bachilleres mediante un examen de seleccin.

    Sigue alpie de la letra las instrucciones de la gua.

    Procura dedicarte al estudio de este material, durante 15 das al menos, tres horas diariascontinuas.

    Contesta toda la gua: es un requisito que la presentes resuelta y en limpio al profesoraplicador antes del examen correspondiente.

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    PRLOGO

    En el marco del Programa de Desarrollo Institucional 2001-2006 el alumno tiene especialrelevancia, por lo que el Colegio de Bachilleres Metropolitano se ha abocado a la elaboracin dediversos materiales didcticos que apoyen al estudiante en los diversos momentos del procesode enseanza-aprendizaje.

    Entre los materiales elaborados se encuentran las guas de estudio, las cuales tienen comopropsito apoyar a los estudiantes que deben presentar exmenes de Recuperacin o

    Acreditacin Especial, con objeto de favorecer el xito en los mismos.

    En este contexto, la Gua para presentar exmenes de Recuperacin o Acreditacin Especial de

    Fsica ll se ha elaborado pensando en los estudiantes que por diversas causas reprobaron laasignatura en el curso normal y deben acreditarla a travs de exmenes en periodosextraordinarios.

    Esta gua se caracteriza por abordar, de manera sinttica, los principales temas sealados en elprograma de estudios que se refieren a la interpretacin del trabajo, la disipacin de la energamecnica, el concepto de calor y las formas de presin y energa en fluidos, para lo que se hacenecesario propiciar la ejercitacin de los modelos, teoras y leyes que expliquen a la energadesde la perspectiva de la Fsica.

    La primera unidad de la gua, se denomina TRABAJO Y ENERGA INTERNA. En ella seabordan los aprendizajes relacionados con la energa interna, cantidad de energa disponible en

    un sistema y el concepto de potencia. Tambin se incluyen ejercicios sobre solucin deproblemas utilizando mtodos de anlisis cualitativo y cuantitativo.

    En la segunda unidad, CALOR, DESEQUILIBRIO TRMICO Y TRANSMISIN DEL CALOR ,sedesarrollan y ejercitan aprendizajes referentes a: el concepto de calor; diferencia entre energainterna; calor y temperatura; capacidad trmica; relacin de conductividad trmica con rapidez detransmisin de calor por conduccin y transmisin de calor. Para ello se realizan anlisis dediferentes sistemas fsicos, de manera cualitativa y cuantitativa.

    La tercera unidad, PRESIN Y ENERGA EN FLUIDOS, abarca los problemas relacionados con:presin, volumen, temperatura, flotacin, gasto y conservacin de la energa en fluidos a travsdel anlisis de sistemas fsicos.

    Por ltimo, se proporciona una bibliografa bsica para consultar en fuentes originales los temasdesarrollados en la gua.

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    UUnniiddaaddII

    TTrraabbaajjooyyeenneerrggaaiinntteerrnnaa

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    Unidad I

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    APRENDIZAJES Relacionar el incremento de la energa interna de un sistema

    con la energa transmitida a este ltimo. Relacionar el incremento de la energa interna de un sistema

    con el incremento de temperatura y su masa. Estimar la cantidad de energa disponible en un sistema para

    calentar agua. Interpretar el concepto de potencia.

    En esta unidad se analiza el trabajo requerido para elevar objetos a diferentes alturas, y estimar sumagnitud al realizar el producto del peso de un objeto en newtons por la altura a la que se eleva en metros.

    Comparar el trabajo que recibe una mquina y el trabajo que de ella se obtiene, permite abordar la nocinde eficienciacomo el trabajo de salida entre el trabajo de entrada . Una revisin ms a fondo de lo quesucede en diversas mquinas permite asociar el papel de la friccin en la disipacin de energa, con laeficiencia.

    La representacin de mquinas a travs de esquemas que sealen el trabajo de entrada y el de salida,permite comprender el funcionamiento de mquinas como los calentadores. stos son dispositivos quesuministran energa (entrada) y como resultado aumenta la temperatura de una sustancia (salida), porejemplo, el agua. Es interesante sealar que no importa cul sea el tipo de calentador que se emplee:mecnico(energa de entrada = energa mecnica); qumico(energa de entrada = energa liberada por lacombustin); elctrico(energa de entrada = energa elctrica) o solar(energa de entrada = energa delsol); el resultado en todos los casos es un aumento en la energa interna del agua.

    La energa interna es un concepto que se comprende a partir de la teora cinticomolecular, la cualestablece que todos los objetos estn compuestos por molculas que tienen energa cintica y energapotencial. La suma de todas las energas de las molculas es precisamente la energa interna.

    Cuantificar la cantidad individual de energa que posee cada molcula de un cuerpo y luego sumar laenerga de todas ellas, es una tarea imposible. Por ello, no es posible estimar la energa interna de unsistema, pero s cuantificar el cambio en la energa interna (Ei) de un sistema.

    Para saber la energa que recibi cierta cantidad de agua cuando algn calentador le transfiri energa,basta conocer la masa del agua, su cambio de temperatura y aplicar el modelo

    Ei= 4.2 m t

    Al trabajar con los diferentes tipos de calentador habr algunos que transfieran ms rpido energa al agua.La rapidez con que un calentador transfiere energa es su potencia. Esta magnitud se puede estimar aldividir la energa transferida, entre el tiempo empleado.

    Para solucionar los problemas que se presentarn a lo largo de la presente unidad, te sugerimos queconsideres los siguientes pasos:

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    a) Elabora un esquema que represente a la mquina que ests estudiando, por ejemplo:

    entrada salida

    b) Identifica el tipo de energa o trabajo que se tiene en la entrada y en la salida. Por ejemplo: en uncalentador mecnico en la entrada se tiene energa mecnica y en la salida se tiene incremento en laenerga interna de cierta cantidad de agua.

    c) Identifica la informacin que tienes para la entrada y para la salida de esta mquina.

    d) Identifica si existe disipacin de energa.e) Ten cuidado en el uso de la literal t, ya que se puede utilizar para representar la tempe ratura, el

    tiempo y, en algunas ocasiones, el trabajo.

    f) Ten cuidado con las unidades; por ejemplo, el modelo Ei = 4.2 m t, proporciona el cambio de energainterna de cierta cantidad de agua en kilojoules, y si deseas emplear esta cifra para estimar la potenciaen watts debes convertirla en joules.

    EJEMPLO

    En el laboratorio, se emplea un calentador elctrico con un foco de 100 watts para elevar la temperatura de600 gramos de agua. Si se deja encendido el foco del calentador durante 10 minutos y la temperatura delagua se eleva de 20 a 24 C, cul es la potencia del proceso?

    El siguiente esquema representa un calentador elctrico:

    Para estimar la potencia se divide la energa transferida al agua entre el tiempo empleado. Primero se

    calcula la energa que recibe el agua:

    Ei agua = 4.2 m tEiagua = 4.2 kJ / kg C (0.6 kg) (24 C20 C) = 10.08 kJ

    Despus se calcula la potencia:P = Ei / t , donde Ei se representa en joules y ten segundos:P = 10 080 J/ 600 s = 16.8 W

    Energa elctrica

    Eidel agua

    Energa disipada

    mquina

    Calentadorelctrico

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    Ahora, aplica estos conceptos, teoras y modelos matemticos, para resolver lo que se te pide.

    En el laboratorio, se emplea un calentador elctrico con un foco de 60 watts para elevar la temperatura de300 gramos de agua. Si se deja encendido el foco del calentador durante 20 minutos y la temperatura delagua se eleva de 19 a 23 C, cul es la potencia del proceso?

    SOLUCIN

    a) Esquema del calentador elctrico:

    b) Calcula la energa que recibe.

    c) Calcula la potencia.

    INSTRUCCIONESLee con atencin los siguientes ejercicios y contesta lo que se te solicita en cada caso.

    1. Analiza la siguiente figura y coloca dentro del parntesis una V si el enunciado es verdadero o F si esfalso.

    ( ) El trabajo de salida es de 80 J.

    ( ) La friccin cintica es de 40 N.( ) El trabajo disipado es de 20 J.( ) La eficiencia es de 80%.( ) Es una mquina real.

    Energa elctrica

    Eidel agua

    Energa disipada

    E J E R C I C IO S

    Calentadorelctrico

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    2. Coloca dentro del parntesis una V si el enunciado que complementa la base es correcto y F si esfalso.

    La energa interna:

    ( ) depende de la masa del sistema.( ) es la suma de la Ec molecular y Ep molecular.( ) corresponde a la energa de movimiento de las molculas.( ) se calcula al multiplicar peso por altura.( ) tiene como unidades a los joules.

    3. Coloca dentro del parntesis una V si el enunciado que completa la base es correcto y F si es falso.

    El incremento en la energa interna de un sistema:

    ( ) est relacionado con su masa y su cambio de temperatura.( ) se mide en joules.( ) se mide en watts.( ) no se puede estimar.( ) siempre es positivo.

    4. Analiza el siguiente esquema que representa el funcionamiento de un calentador (mquina trmica).

    500 kJ

    Coloca en el parntesis una V si el enunciado es verdadero o F si es falso.

    ( ) Es posible que el agua incremente su energa interna en 400 kJ y se disipen 200 kJ.( ) La energa disponible para calentar el agua es de 500 kJ, como mximo.( ) Se puede aumentar la temperatura de 10 kg de agua de 20 a 30 C.( ) Si la energa disipada es nula, entonces la Eidel agua es de 500 kJ.( ) Si la duracin del proceso es de 2 000 segundos, la potencia de entrada ser de 25 W.

    5. El siguiente esquema representa a una mquina mecnica. Escribe dentro del rectngulo el nmeroque corresponda al tipo de trabajo que hace, de acuerdo a la siguiente clave:

    (1) Trabajo de entrada cuya magnitud es de 1 500 J.(2) Trabajo de salida de 1 000 J.(3) Trabajo disipado de 500 J.

    Incremento deenerga interna del

    agua.

    Energa disipada.

    Mquinamecnica

    Calentador

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    Unidad I

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    6. En la siguiente serie de esquemas, se representan varios calentadores. Coloca dentro del rectngulo elnmero que corresponda de acuerdo con la siguiente clave: (1) calentador solar, (2) calentador

    mecnico, y (3) calentador elctrico.

    7. Lee con atencin el siguiente enunciado y escribe en el parntesis de la izquierda la opcin queconsideres correcta.

    ( ) La potencia es:

    a) la transformacin de la energa en un determinado tiempo.b) el producto de la masa por la velocidad.c) la energa de un cuerpo.d) la masa contenida en un cuerpo.e) la que posee un cuerpo debido a su posicin.

    8. Observa el siguiente esquema (calentador mecnico) y contesta lo que a continuacin se solicita.

    A) Explica el funcionamiento del calentador.

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    Energamecnica

    Incremento en la energainterna del agua.

    Energaelctrica Incremento en la energa

    interna del agua.

    Energa solar

    Incremento en la energa

    interna del agua.

    Energa mecnica

    Eidel agua

    Energa disipada

    Calentadormecnico

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    B) Al proporcionar 110 kJ de energa mecnica se disipan 60 kJ, cul es el incremento de la energainterna del agua?

    Datos: Resultado ________

    C) Si en el inciso b no se disipara energa, cunto es el incremento en la energa interna del agua?

    Datos: Resultado _________

    D) Si la energa mecnica que se proporciona a este calentador permanece constante, qu suceder alcambio de temperatura si se duplica la masa de agua?

    __________________________________________________________________________________

    9. Tienes dos recipientes metlicos de diferente tamao, cada uno con un termmetro y con la mismacantidad de agua, pero con una superficie de calentamiento menor en el recipiente izquierdo que en elderecho, como se ilustra en la figura.

    Si los expones al sol durante el mismo tiempo cul de los dos recipientes aumentar ms rpido sutemperatura?

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

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    Unidad I

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    Consigue dos recipientes del mismo material pero de diferente tamao, como se muestra en la figuraanterior y realiza esta actividad.

    A) Tu prediccin coincide con lo que observaste en la prctica? ________________________________

    __________________________________________________________________________________

    B) Explica lo que sucedi: ______________________________________________________________

    _____________________________________________________________________________________

    _____________________________________________________________________________________

    10. El siguiente dibujo representa una persona que aplica una fuerza de 720 N para elevar una carga de 70kg a una altura de 1.2 m.

    Con base en lo anterior calcula:

    A) El trabajo de entrada.

    Datos: Resultado ___________

    B) El trabajo de salida.

    Datos: Resultado ___________

    C) La eficiencia.

    Datos: Resultado ___________

    D) Representa en un esquema el trabajo de entrada y de salida.

    A C T I V I D A D

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    Fsica II

    11. Una persona aplica una fuerza de 300 N para lanzar una roca como se muestra en la figura. Ladistancia necesaria para mover la roca y hacerla caer es de 10 cm y la fuerza es de 1500 N.

    Calcula:A) El trabajo de entrada.

    Datos: Resultado ___________

    B) El trabajo de salida.

    Datos: Resultado ___________

    C) La eficiencia.

    Datos: Resultado ___________

    D) Elabora un esquema de la mquina donde representes el trabajo de entrada y el de salida.

    12. Ral emplea un calentador mecnico para aumentar de 15 a 22 C la temperatura de 400 mL de agua.Nota: recuerda que 1 mL de agua = 1 g de agua.

    A) Determina el cambio en la energa interna del agua.

    Datos: Resultado ________

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    Unidad I

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    B) Si se considera que no hay disipacin de energa, cunto trabajo se necesita para aumentar latemperatura del agua?

    Datos: Resultado ________

    13. Si a 7.3 litros de agua se aumenta su temperatura de 25 a 74 C, cul es el cambio en la energainterna del agua?

    Nota: 1 litro de agua = 1 kg de agua

    Datos: Resultado _________

    14. En un calentador solar se efectan las siguientes mediciones:

    Temperatura inicial del agua (ti): 20 CTemperatura final del agua (tf): 31 CTiempo de calentamiento (tiempo): 20 minutos

    rea de calentamiento: 0.5 m2Masa de agua (magua): 1 kg

    Calcula:

    A) La energa transmitida.

    Datos: Resultado __________

    B) La potencia del calentador.

    Datos: Resultado __________

    15. Para baarse con agua caliente, Ana y Ral queman en un calentador una bolsa de combustible. Dasanteriores haban utilizado peridico como combustible y se dieron cuenta que el tiempo aplicado encalentarse el agua con uno y otro medio fue diferente.

    Ya en el laboratorio de Fsica, el profesor les propuso que calentaran agua quemando un gramo dealcohol. Ana midi la temperatura del agua que en un principio era de 20C y despus de un minutocon 12 segundos (tiempo que dur quemndose el alcohol), la temperatura subi a 26 C.

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    Al revisar esta informacin, Ral indic a Ana que el volumen del agua empleado era de 100 mL, esdecir, 100 g.

    Con base en esta lectura responde lo siguiente:

    A) La informacin que extrajeron Ana y Ral fue:

    ti= __________tf = __________m agua= _________tiempo = ________malcohol = ________

    B) Cunta energa recibi el agua?

    Datos: Resultado ____________

    C) Cul es la potencia que recibe el agua?

    Datos: Resultado ____________

    D) Si un gramo de alcohol proporciona 20 kJ, cul es la eficiencia de este proceso?

    Datos: Resultado ___________

    E) Explica por qu si el alcohol libera 20 kJ el agua recibe menos energa.

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    16. Otro equipo de alumnos realiz la misma experiencia que Ana y Ral, slo que emplearon gasolinacomo combustible. La informacin que recabaron fue:

    ti= 20 Ctf = 24 Cm agua= 200 gtiempo = un minuto 20 segundos

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    Unidad I

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    A) Ambos combustibles proporcionaron la misma potencia al agua? _________________________

    Explica tu respuesta. ________________________________________________________________

    _________________________________________________________________________________

    B) Cunta energa recibi el agua al usar gasolina como combustible?

    Datos: Resultado ___________

    C) Cunta potencia recibi el agua?

    Datos: Resultado ___________

    D) Cul es el combustible (alcohol o gasolina) ms potente? Por qu?

    _________________________________________________________________________________

    _________________________________________________________________________________

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    TABLA DE COMPROBACINNm. de pregunta Respuesta

    correctaFundamentacin de la respuesta Sugerencias

    1. V

    F

    V

    V

    V

    Ts= (80 N)(1 m) = 80 J

    Fcintica= 100 N80 N =20 N

    Tdisipado= TeTs= 100 J80 J = 20 J

    100xT

    Te

    e

    s =

    J

    J

    100

    80 x 100 = 80 %

    Mquina real porque e < 100%

    Leer 1. Mquinas mecnicasy su eficiencia, en unidad 1de Fsica Experimental II, deHctor Prez Montiel.

    2. V

    V

    F

    F

    V

    La energa interna es una propiedadextensiva.

    Ei= energa cintica molecular +energa potencial molecular.

    Tambin corresponde a la energapotencial de las molculas.

    Peso por altura permite calcular eltrabajo para elevar un objeto.

    Los joules son unidades de energa.

    Leer 21.4 Energa interna, encaptulo 21 de Fsicaconceptual, de Paul Hewitt.

    3. V

    V

    F

    F

    F

    Ei= 4.2 m t

    Su unidad de medida es el joule.

    Sus unidades son kJ.

    Se puede estimar mediante laexpresin Ei= 4.2 m t (J).

    Puede ser negativo.

    Leer 21.4 Energa interna, encaptulo 21 de Fsicaconceptual,de Paul Hewitt.

    4. F

    F

    V

    V

    F

    Es imposible porque la energa deentrada slo es de 500 kJ

    Porque existe disipacin de energa.

    Es posible cuando existe un incre-mento de energa.

    Porque no existe prdida de energa.

    Porque la potencia es de 250 W.

    Leer 21.4 Energa interna, encaptulo 21 de Fsicaconceptual,de Paul Hewitt.

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    Unidad I

    Fsica II

    Nm. depregunta

    Respuesta correcta Fundamentacin de la respuesta Sugerencias

    5 1. Trabajo de entrada. El sentido de laflecha indica que esta magnitud entra alsistema.

    2 y 3 salen, es decir, corresponden a losefectos del funcionamiento de lamquina. En este caso, dado querepresentan salidas, cualquiera de staspuede representar el trabajo de salida oel trabajo disipado.

    6 2

    3

    1

    Porque la energa de entrada esmecnica.

    Porque la energa de entrada es elctrica.

    Porque la energa de entrada es solar.

    7 a) P = Ei/ t8 A) En un calentador

    mecnico la energamecnica aplicada alsistema corresponde ala energa transferidams la energadisipada.

    Em =Eiagua + energa disipada.

    B) Ei agua = 50 kJ Em = Ei agua + energa disipada = 110

    kJ60 kJ = 50 kJC) Eiagua = 110 kJ Porque la energa disipada es nula.

    D) Disminuye su tempe-ratura.

    Porque a mayor masa, menor tempera-tura.

    9. El ms pequeoaumenta su tempera-tura ms rpido.

    Porque la cantidad que aumenta detemperatura es menor.

    Leer Energa elctrica, solar yla combustin,de Brce-nas,Urcid y Montijo. Mc. Graw -Hill.

    10 A) Ts= 823.2 JTe= 864 J

    Te= 720 N (1.2 m) = 864 J Leer 1. Mquinas mecnicasy su eficiencia, en unidad 1,de Fsica Experimental II,de

    Hctor Prez Montiel.B) Ts= 823.2 J Ts= 700 N (1.2 m) = 823.2 J

    C) Eficiencia = 97 % Eficiencia = 823.2 J / 864 J = 95%

    D) Te=864 J864 J representa el trabajo de entrada y823.2 J el de salida.Ts= 823.2 J

    mquina

    1 2

    3

    Polea

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    Fsica II

    Nm. de pregunta Respuestacorrecta

    Fundamentacin de la respuesta Sugerencias

    11 A) Te= 150 J Te= 300 N (0.5 m ) = 150 J Leer 1 Mquinas mecnicas ysu eficiencia, en unidad 1 de

    B) Ts= 150 J Ts= 1500 N (0.1 m) = 150 J Fsica Experimental II, deHctor Prez Montiel.

    C) Eficiencia = 100 % Eficiencia = (150 J / 150 J) = 100 %D)

    Te=150 J

    Ts=1 500 J

    12 A) Ei = 11.76 kJ Ei= 4.2 m tEi= 4.2 kJ / kg C(0.4 kg) (22 C15 C)Ei= 11.76 kJ

    Leer Fascculo 1 de Fsica II,editado por el Colegio de

    Bachilleres.

    B) 11.76 kJ Se requirieron 11.76 kJ de trabajoporque no hay energa disipada.

    13. Ei= 1502.34 kJ Ei= 4.2 m tEi= 4.2 kJ / kg C (7.3 kg)

    (74 C25 C)Ei= 1502.34 kJ

    Leer Fascculo 1 de Fsica II,editado por el Colegio deBachilleres.

    14 A) 46.2 kJ Ei= 4.2 m tEi= 4.2 kJ/ kg

    oC (1 kg)(11oC) = 46.2 kJ

    B) 0.0385 kW P = Ei/ t = 46.2 kJ/1200 seg =0.0385 kW

    15 A) Ti = 20CTf = 26C

    Magua= 100 gTiempo = 72 sMalcohol= 1 g

    Hay que relacionar adecuadamente elenunciado con los datos.

    Leer Fascculo 3 de Fsica II,editado por el Colegio deBachilleres.

    B) Ei= 2.52 kJ Ei = (4.2 kJ /kg C) (0.1 kg)(26 C20 C) = 2.52 kJ

    C) P = 35 W P = 2560 J/ 72 s = 35WD) E = 12.6% E = (2.52 kJ / 20 kJ) x 100 =12.6 %E) Existe disipacin de

    energa de 17.48 kJEnerga disipada =20 kJ2.52 kJ = 17.48

    16 A) No Es necesario comparar los clculos dela potencia del alcohol con la gasolina. Leer Energa liberada por uncombustible, en Fsica Expe-rimental II,de Prez

    B) Ei= 3.36 kJ Ei= 4.2 kJ / kg C(0.2 kg) (24 C20 C) = 3.36 W

    Montiel.

    C) P= 42 W P = 3360 kJ / 80 s = 42 WD) La gasolina Porque el clculo as lo indica

    (15c y 16c)

    Palanca

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    Unidad I

    Fsica II

    INSTRUCCIONES.Lee atentamente los enunciados y coloca la respuesta adecuada en dondecorresponda, realizando en su caso las operaciones necesarias.

    Tiempo d e resolucin: 30 min.

    1. El siguiente esquema representa el desempeo de una mquina. Escribe dentro del parntesis Vsi elenunciado es verdadero y Fsi es falso.

    600 J 300 J

    ( ) El trabajo de salida es de 300 J.

    ( ) sta es una mquina ideal.( ) La eficiencia de esta mquina es de 75%( ) El trabajo de entrada es de 600 J.( ) Se disipan 300 J.

    2. Escribe dentro del parntesis la letra de la opcin que consideres correcta:

    A. ( ) El incremento de la energa interna de un sistema est relacionado con:

    a) el cambio en su temperatura solamente.b) el tipo de material de que est hecho el sistema.c) el cambio de temperatura, el tipo de material y con la masa.d) las unidades con que se mide.e) nicamente con su masa.

    B. ( ) Potencia es:

    a) la rapidez con que se desarrolla un trabajo.b) el trabajo que se desarrolla por el tiempo empleado.c) la relacin entre el trabajo de entrada y el trabajo de salida.d) la rapidez con que trabaja una mquina ideal.e) la energa que un sistema recibe en una hora de trabajo.

    3. Al jugar ping-pong, Rosy, de manera accidental pis la pelota y sta se aboll. Para que recuperara suforma, Rosy la introdujo en un recipiente con agua hirviendo. Explica por qu la pelota retom su forma.

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    EJERCICIOS DE A UTOEVALUACIN

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    Fsica II

    4. Si aumenta la temperatura de cierta cantidad de agua de 25 a 35 C, explica qu sucede con:

    A) la energa cintica molecular.

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    B) la energa potencial molecular.

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    C) la energa interna del agua.

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    5. Escribe en cada espacio la palabra que complete el

    enunciado.

    En el calentador mecnico que muestra la figura,cuando la pesa est en la posicin Aposee energa

    ____________________.Al dejar caer la pesa, su energa se transformamediante un proceso de intercambio llamado

    _______________________.Durante la cada de la pesa, el hilo enrollado en eltubo de cobre se desliza originando

    _____________________. sta hace que lasmolculas del cobre y del agua, aumenten suenerga ___________________. El incremento de

    energa se registra en el _______________, cuyalectura aumenta en algunos grados centgrados.En este dispositivo es muy importante ubicar que la

    energa potencial de la pesa finalmente aumenta laenerga _____________ del agua.

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    Unidad I

    Fsica II

    6. Una persona emplea un tronco como palanca para sacar del lodo su automvil, como se muestra en la

    figura. El tronco baja 70 cm en el extremo en el que se aplica una fuerza de 500 N y eleva al auto 5 cmal aplicarle una fuerza de 7 000 N.

    Calcula:

    A) El trabajo de entrada.

    Datos: Resultado ___________

    B) El trabajo de salida.

    Datos: Resultado __________

    C) La eficiencia.

    Datos: Resultado __________

    D) Se comporta esta palanca como una mquina real o ideal? ________________________

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    Fsica II

    7. En un calentador mecnico se vierten 150 mL de agua, y al accionarlo la temperatura aumenta de 23 a30 C. Cunto aument la energa interna del agua?

    Datos: Resultado ________

    8. En los antiguos calentadores, que funcionaban con bolsas de aserrn y petrleo, el agua hervaaproximadamente en 40 min. Si el agua pasa de una temperatura de 19 a 42 C en un calentador que

    contiene 30 L, cul es la potencia del calentador?

    Datos: Resultado ___________

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    Unidad I

    Fsica II

    CLAVE DE RESPUESTAS

    Nm. depregunta

    Respuesta correcta

    1 V, F, F, V, V2

    A) CB) A3 Al poner la pelota de ping-pong en agua que hierve, sta transmite energa

    primero al material de la pelota y luego al aire que contiene. Al aumentar sutemperatura el aire se expande y la pelota recupera su forma original.

    4A) La energa cintica molecular aumenta. Esta energa est asociada con la

    temperatura.

    B) La energa potencial prcticamente no se modifica. sta se asocia con lasfuerzas de cohesin entre las molculas y es drsticamente modificada por loscambios de estado.

    C) La energa interna del agua aumenta. Como est conformada por la energacintica molecular y la energa potencial molecular, al modificarse cualquierade stas cambia la energa interna.

    5 potencial - trabajofriccincinticatermmetro - interna.

    6A) Te = 500 N (0.7 m) = 350 J

    B) Ts = 7000 N (0.05 m) = 350 J

    C) Eficiencia = 100 %

    D) Mquina ideal

    7 Ei= 4.2 m tEi= 4.2 kJ / kg C (0.150 kg) (30 C23 C)Ei= 4.41 kJ

    8 1207.50 W

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    UUnniiddaaddIIII

    CCaalloorr,,ddeesseeqquuiilliibbrriioottrrmmiiccooyyttrraannssmmiissiinnddeellccaalloorr

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    Fsica II

    Unidad II

    El calor es una forma de en er ga en trnsito entre dos sistemas que se encuentran a diferentetemperatura. Esta idea es muy importante ya que permite explicar varios fenmenos de la vida diaria. Porejemplo, si ests descalzo y colocas un pie sobre un tapete y otro sobre el mosaico, sientes que el tapeteest caliente, mientras que el piso est fro. El tapete y el piso tienen diferente calor?, tienen diferentetemperatura?, tienen diferente energa interna?

    Adems de explicar fenmenos de la vida diaria, con los conceptos que se tratan en esta unidad, esposible explicar fenmenos tan importantes y de tanta trascendencia como la inversin trmica.

    Como has podido comprobar, el calor se presenta en situaciones en las que se da transferencia de energaentre, por lo menos, dos sistemas en contacto debido a que entre ambos existe una diferencia detemperatura. El calor es la energa que se transmite de un cuerpo a otro debido a esta diferencia detemperatura. As, de no existir diferencia de temperatura cuando dos sistemas estn en contacto trmico,no existir calor.

    Cuando dos cuerpos estn a igual temperatura (equi lib ri o trm ico), ambos pueden tener diferente energa

    interna.

    Calor, temperatura y energa interna son conceptos diferentes. El calor, como antes se mencion, es unproceso de transmisin de energa; la temperaturaes una propiedad asociada a la energa cintica de lasmolculas de un cuerpo que se mide con un termmetro, y que no depende de su masa; la energa internaes la suma de la energa cintica y potencial de las molculas que conforman un cuerpo y s est asociadacon su masa.

    Al poner en contacto dos o ms cuerpos que tienen la misma temperatura, no existe calor entre ellos,ninguno cede energa al otro, sin importar cul de ellos tenga mayor masa. Sin embargo, dos sistemas, unode 100 L de agua a 70 C y otro de 1 L de agua a 70 C, aunque tienen igual temperatura, poseen diferenteenerga interna. El sistema con 100 L posee cien veces ms energa interna que el de 1 L.

    La transmisin de energa (calor) es diferente en los slidos y en los fluidos (lquidos y gases). En losprimeros se transmite por conducciny en los segundos por conveccin.

    Para solucionar los problemas que se presentarn a lo largo de esta unidad, te sugerimos que considereslo siguiente:

    a) Identifica los sistemas que se encuentran en contacto trmico. En este nivel, stos son como mximodos.

    b) Elabora un esquema en el que ubiques ambos sistemas. Seala en l la informacin relevante (datos).

    APRENDIZAJES

    Interpretar el concepto de calor. Diferenciar los conceptos de energa interna, calor y

    temperatura. Interpretar el concepto de capacidad trmica. Relacionar la conductividad trmica con la rapidez de transmitir

    calor por conduccin. Interpretar la transmisin de calor por movimiento de sustancias.

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    Fsica II

    c) Distingue qu sistema cede energa y cul la recibe. Recuerda: el que cede tiene mayor temperaturaque el que recibe.

    d) Ubica si hay o no disipacin de energa. De no haberla, la energa cedida por un sistema es igual a laenerga recibida por el otro.

    e) Aplica los modelos matemticos.

    EJEMPLO

    Qu cantidad de energa debe suministrarse a 500 g de agua para elevar su temperatura de 10 a 80 C?

    Esquema

    m= 500 g = 0.5 kgti= 10 Ctf= 80 C

    Respuesta

    t = tf- tit = 80 C10 C = 70 CEi= 4.2 mt

    Ei= (4.2 kJ / kg C) (0.5 kg) (70 C) = 147 kJ

    Intenta ahora contestar el siguiente problema.

    Qu cantidad de energa debe suministrarse a 1500 g de agua para elevar su temperatura de 10 a 65 C?

    Esquema

    m = _______ g =______ kgti= _______ Ctf= _______ C

    Respuesta ________________________

    Sistema quecede energa

    Sistema querecibe energa

    (agua)

    Sistema quecede energa

    Sistema querecibe energa

    (agua)

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    Fsica II

    Unidad II

    INSTRUCCIONES.Escribe dentro del parntesis la letra de la opcin que consideres correcta.

    1. ( ) Para que pueda haber calor:

    a) es suficiente un nico sistema.b) es suficiente un cuerpo, pero debe estar caliente.c) se requieren, al menos, dos sistemas.d) es suficiente un nico cuerpo.e) se requieren, al menos dos cuerpos, pero con temperatura elevada.

    2. ( ) Para admitir la existencia de calor debe haber una diferencia de

    a) masas.b) temperaturas.c) sistemas.d) densidades.e) volmenes.

    3. ( ) Se entiende por calor:

    a) la medida de la temperatura de un cuerpo.b) la cantidad de energa que posee un cuerpo.c) el trnsito de energa entre dos sistemas con temperatura diferente.d) algo que fluye de un cuerpo caliente a uno fro.e) el aumento de la temperatura de un sistema, inicialmente fro.

    4. ( ) La temperatura es:

    a) la medida del calor que posee un cuerpo.b) la energa que un cuerpo caliente cede a uno fro.c) la energa que posee un cuerpo.d) una propiedad intensiva asociada a la energa cintica molecular.e) la suma de la energa cintica de las molculas de un cuerpo.

    5. ( ) Una unidad de calor es:

    a) Watt.b) Newton.c) Grados Kelvin.d) Joule.e) Grados centgrados.

    E J E R C I C I O S

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    Fsica II

    6. ( ) Una medicin de temperatura es:

    a) 100 kJb) 300 m/sc) 200 calorasd) 90 Ce) 300 joules

    7. ( ) Al mezclar el agua de los recipientes A y B, cul ser su volumen y temperatura final?

    a) Volumen = 3 L. Temperatura = 40 Cb) Volumen = 4 L. Temperatura = 20 Cc) Volumen = 3 L. Temperatura = 30 Cd) Volumen = 4 L. Temperatura = 30 Ce) Volumen = 3 L. Temperatura = 20 C

    8. ( ) En el interior de una habitacin que no ha sido calentada ni refrigerada durante varios das:

    a) la temperatura de los objetos de metal es inferior a la temperatura de los objetos de madera.b) la temperatura de los objetos de metal, de madera y los dems objetos es la misma.c) los objetos de metal, de madera y los dems objetos tienen el mismo calor.d) ningn objeto presenta temperatura.e) sin un termmetro, es imposible saber si la temperatura de los objetos es la misma.

    9. ( ) Qu cuerpo tiene ms energa interna?

    a) 100 g de agua a 90 Cb) 100 g de agua a 80 Cc) 400 g de agua a 90 Cd) 4 kg de agua a 80 Ce) 1 kg de agua a 80 C

    Volumen = ?Temperatura = ?

    Volumen = 2 L.Temperatura = 20 C

    Volumen = 1 L.Temperatura = 20 C

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    Fsica II

    Unidad II

    10. ( ) Cul o cules de los siguientes materiales aumenta ms rpido su temperatura: lana, plata o

    madera?

    a) Lana.b) Plata.c) Los tres de igual modo.d) Plata y madera.e) Madera.

    11. ( ) La expresin matemtica Ei= CTE m t se utiliza para determinar la cantidad de _____________requerida para elevar la temperatura de un cuerpo.

    a) electricidad

    b) energac) presind) volumene) masa

    12. ( ) Los fluidos tienden a homogeneizar su temperatura cuando:

    a) se calientan y se enfran de manera alterna.b) se disminuye su temperatura y se vuelve a aumentar.c) sus regiones ms calientes ascienden y las ms fras bajan.d) se suministra energa desde varias fuentes.e) la temperatura asciende y desciende paulatinamente.

    13. ( ) Es un ejemplo de transmisin de calor a travs de la conveccin:

    a) calentar el extremo de una varilla de fierro.b) sentir el aire caliente al estar parado frente a una tortillera.c) asolearse en la playa.d) planchar la ropa en casa.e) frotarnos las manos cuando tenemos fro.

    14. ( ) Las corrientes que originan el intercambio de calor entre las superficies de la Tierra y laatmsfera son llamadas de:

    a) conveccin.b) conduccin.c) radiacin.d) evaporacin.e) calor.

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    Fsica II

    15. ( ) El agua de los ocanos se calienta originando vapor, lo que impide la rpida transmisin de laenerga calorfica. Por ello el vapor de agua se considera:

    a) buen conductor de calor.b) mal conductor de calor.c) corriente de conveccin.d) disipador del calor.e) que no conduce calor.

    INSTRUCCIONES.Lee con atencin los siguientes planteamientos y contesta lo que se solicita en cada caso.

    16. Si al aplicar una flama para dar cierta cantidad de calor a 1 L de agua, su temperatura se eleva 2 CCunto aumentar la temperatura de 2 L de agua si suministras la misma cantidad de calor?1

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    17. Por qu un cambio de estado no se acompaa de un cambio de temperatura?

    ___________________________________________________________________________________

    ___________________________________________________________________________________

    ___________________________________________________________________________________

    18. Cul es la diferencia entre evaporacin y ebullicin?

    ___________________________________________________________________________________

    ___________________________________________________________________________________

    ___________________________________________________________________________________

    1Problema tomado de Hewitt P.: Fsica conceptual. Addison Wesley Longman, Mxico, 1998, pg. 333.

    T= ?

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    Fsica II

    Unidad II

    19. Por qu al tapar un recipiente con agua, sta hierve ms pronto?

    __________________________________________________________________________________

    _____________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    20. Por qu durante la inversin trmica las corrientes de conveccin que se presentan de manera naturalno se pueden originar?

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    21. Al preparar la comida, Lupita decidi hacer agua de jamaica. La puso a hervir y esper a que seenfriara para agregarle hielos.

    Lupita tena en una jarra 1.7 litros de agua a 25 C a la que le agreg, aproximadamente, 600 g de hieloque se encontraban a5 C. Al agitar el agua y deshacerse los hielos la temperatura final del agua2fuede 20.5C. Si se considera que:

    A) El sistema A es el agua de jamaica y el B el hielo, anota en el siguiente esquema la informacin queconsideres relevante para analizar este proceso.

    B) Qu sistema recibe energa? __________________________________________________

    C) Cunta energa recibe el sistema anterior?

    Datos: Resultado ________

    D) Cunta energa cede el otro sistema?

    Datos: Resultado ________

    2Este valor se obtuvo considerando que no existi disipacin de energa durante el proceso; es decir, se consider slo el agua y elhielo.

    Sistema A Sistema B

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    Fsica II

    E) Si el calor es la energa interna intercambiada entre dos sistemas debido a una diferencia de

    temperatura, cunto calor se present en este fenmeno?

    Datos: Resultado ________

    F) Explica cundo se inicia y cundo finaliza el calor.

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    G) En qu momento el agua y el hielo se encuentran en equilibrio trmico?

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    22. Cunta energa debe suministrarse a 500 g de agua para elevar su temperatura de 10 a 80 C?

    Datos: Resultado _____________

    23. Cul es la capacidad trmica especfica de una barra de plata de 12 kg si se eleva su temperatura de22 a 90 C? El aumento en su energa interna fue de 191.76 kJ.

    Datos: Resultado ______________

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    Fsica II

    Unidad II

    24. En un recipiente con agua fra pon una bolsa de t. Despus colcalo en la estufa y calintalo. Observacmo se mueven las partculas de t conforme aumenta la temperatura.

    En el esquema seala lo siguiente (utiliza flechas):

    A) La zona de mayor temperatura.B) La zona de menor temperatura.C) El sentido del movimiento de las partculas.

    Con base en lo anterior explica:

    D) Quin cambia su temperatura: el agua o las partculas de t? _______________________

    E) Cul es la forma de transmisin de calor observada en el recipiente?

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    25. Al investigar un caso, Dana Scully (personaje de Expedientes Secretos X) encontr un trozo de metalque crey podra ser una aleacin extraterrestre. Al llegar a su casa dej el trozo de metal sobre unmueble de la cocina y se fue a dormir. De maana, impaciente por saber si el metal era de procedenciaaliengena, record lo que haba aprendido acerca del intercambio de energa entre dos sistemas. Fueentonces a la cocina en busca del metal y de:

    una pequea hielera de unicel. una bscula de cocina. un termmetro. un recipiente con agua.

    Puso el trozo de metal en la bscula y encontr que su masa era de 210 g. Observ la lectura deltermmetro y en ese momento indicaba 22 C.

    Hizo un orificio en la tapa de la hielera e introdujo el termmetro y coloc el trozo de metal dentro de lahielera.

    Fuente de calor

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    Fsica II

    Calent 500 mL de agua hasta que su temperatura fue de 70 C. Vaci rpidamente el agua a la hielera(con el trozo de metal dentro) y enseguida la tap como se muestra en la figura:

    Despus de unos cuantos segundos la temperatura se estabiliz en 68.9 C.

    Tom nota de estos valores e hizo algunos clculos. Busc su libro de Fsica de Bachillerato, dondeconsult una tabla y confirm que el objeto era un metal que se encontraba en la Tierra.

    25.1 Qu hizo Dana para saber de qu material se trataba?

    _________________________________________________________________________________

    _________________________________________________________________________________

    _________________________________________________________________________________

    25.2 Realiza los clculos que hizo Dana y encuentra de qu material se trataba. Para ello:

    A) Identifica algunas caractersticas de los sistemas que intercambian energa.

    m = _____________ti = _____________tf = _____________

    m =_____________ti = _____________tf = _____________

    B) Qu sistema cede energa?____________________________

    C) Calcula lo que cede este sistema mediante el modelo Ei = CTE m t

    Datos: Resultado ________________

    D) Cunta energa recibe el otro sistema?___________________

    Explica por qu.

    _________________________________________________________________________________

    _________________________________________________________________________________

    _________________________________________________________________________________

    Sistema ATrozo de metal

    Sistema BAgua

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    Fsica II

    Unidad II

    E) Calcula la constante CTE del material del sistema que recibe energa, mediante el modelo

    Ei = CTE m t

    Datos: Resultado ________________

    F) Con base en la siguiente tabla determina de qu material se trata _________________

    Material CTE(kJ / kg C)

    AluminioBismutoCobreOroPlomoPlataTungstenoMercurio

    Agua

    0.9000.1230.3860.1260.1280.2350.3870.1404.180

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    Fsica II

    TABLA DE COMPROBACIN

    Nm. depregunta

    Respuesta correcta Fundamentacin de la respuesta Sugerencias

    1. c Calor es el trnsito de energa entredos sistemas que se encuentran adiferente temperatura.

    Leer 21.2 Calor, en captulo21 de Fsica Conceptual, dePaul Hewitt.

    2. b3. c

    4. d La temperatura es una propiedadintensiva de la materia que estasociada a la energa cintica de lasmolculas de un cuerpo.

    Leer 21.1 Temperatura, encaptulo 21 de Fsica concep-tual,de Paul Hewitt.

    5. d Las unidades de calor son dadas enjoules (J) o caloras (cal).

    Leer 21.5 Cantidad de calor,captulo 21 de Fsica concep-tual,de Paul Hewitt.

    6. d Las escalas termomtricas se dan enunidades de C, F y K.

    Leer 21.1 Temperatura, captulo21 de Fsica conceptual,de PaulHewitt.

    7. e El volumen se suma: 2 + 1 = 3La temperatura, como es una propie-dad intensiva, es la misma.

    8. b La temperatura de todos los objetoses la misma porque se encuentran en

    equilibrio trmico.

    Leer 21.3 Equilibrio trmico, encaptulo 21 de Fsica conceptual,

    de Paul Hewitt.

    9. d La masa y la temperatura estnasociadas a la energa interna y noslo la temperatura.

    Leer 21.2 Calor y 21.4Energa interna, captulo 21de Fsica conceptual,de PaulHewitt.

    10. b Por ser buen conductor del calor. Leer 3 Transmisin de caloren slidos, en unidad II deFsica Experimental II, deHctor Prez Montiel.

    11. b Este modelo permite calcular la ener-

    ga que un sistema transfiere a otro.

    Si en el modelo matemtico

    aparece la literal E, sta serefiere a energa.

    12. c La homogeneizacin de latemperatura de un fluido se debe aque las regiones calientes asciendeny las fras descienden.

    Leer 22.2 Conveccin, captulo22 de Fsica conceptual,de PaulHewitt.

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    Unidad II

    Nm. depregunta

    Respuesta correcta Fundamentacin de la respuesta Sugerencias

    13. b La conveccin es un procesoexclusivo de los fluidos; de losejemplos incluidos slo el aire esfluido.

    Leer 22.2 Conveccin, captulo22 de Fsica conceptual, dePaul Hewitt.

    14. a El clima est determinado,fundamentalmente, por los efectosde la radiacin solar que calienta lasuperficie terrestre, parte del agua delos ocanos se evapora originando elvapor de agua que desempea unpapel importante y produce losdiferentes climas.

    Para las preguntas 14 a 19se sugiere leer el tema 23:Cambio de estado, en Fsicaconceptual,de Paul Hewitt.

    15. b El aire contiene siempre algo de

    vapor de agua al ser ste un malconductor de calor.

    16. La temperatura seeleva 1 C

    Porque hay el doble de molculas endos litros de agua y en promediocada una de ellas recibe slo la mitadde la energa.

    17. Porque la energa

    que se suministradurante un cambiode estado se empleaen vencer a lasfuerzas de cohesinque mantienen uni-das a las molculas.

    En un cambio de estado lo que se

    modifica es la energa potencialmolecular. La energa que sesuministra, por ejemplo a un lquidoque pasa a gas, se emplea pararomper los enlaces entre lasmolculas del lquido. La energasuministrada en los cambios deestado no aumenta la energa cin-tica de las molculas y, por lo tanto,la temperatura permanece constante.

    18. La evaporacin es uncambio de estado y

    la ebullicin es uncambio de estadobajo la superficie dellquido.

    La evaporacin es un cambio deestado y la ebullicin es un estado de

    la materia de rpida evaporacin enel interior de un lquido, as como ensu superficie.

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    Nm. depregunta

    Respuesta correcta Fundamentacin de la respuesta Sugerencias

    19. Porque se disminuyela presin atmosfrica.Conforme se acumulavapor bajo la tapa seincrementa la presinsobre la superficie dellquido, lo cual evita laebullicin.

    Al aumentar la presin que se ejercesobre la superficie del lquido se evitaque ste hierva, lo cual permite que elpunto de ebullicin se eleve, es decir,que el agua alcance mayortemperatura sin evaporarse.

    20. Las capas inferioresde aire estn enexceso calientes ycargadas de slidosque no pueden

    ascender.

    Las capas inferiores de aire estn mscalientes que las capas superiores y lagran cantidad de slidos suspendidosen ellas las hacen demasiado pesadaspara que puedan ascender y permitir

    que el aire fro descienda.21.A)

    Informacin:Sistema A:V = 1.7 LTi= 25 CTf = 20.5 C

    Sistema B:M = 600 gTi = -5 CTf= 20.5 C

    Se aplica la nocin de equilibriotrmico, como aquella situacin en lacual dos sistemas en contacto trmico,que se encontraban inicialmente adiferente temperatura, adquieren lamisma temperatura final una vezterminado el calor.

    Revisar:

    Clculo de t

    Manejo del modelo:

    Ei = 4.2 mt

    Condiciones para el equilibriotrmico cuando no se disipaenerga.

    B) El sistema B recibeenerga.

    Porque est a menor temperatura.

    C) Recibe 32.13 kJ Ei= 4.2 (0.3Kg) (25.5 C)

    D) Cede 32.13 kJ Ei = 4.2 (1.7Kg) (4.5 C)

    E) Calor = 32.13 kJ El calor es energa cedida.

    F) El calor inicia alagregar el hielo yfinaliza cuando el aguay el antes hielo logranla misma temperatura.

    La energa que cede un sistema esigual a la energa que recibe el otrosistema porque en este proceso no sedisipa energa.

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    Unidad II

    Nm. depregunta

    Respuesta correcta Fundamentacin de la respuesta Sugerencias

    G) El equilibrio trmicose consigue si ambossistemas tienen lamisma temperatura.

    22. Ei = 147 kJ Se utiliza el modelo matemtico:Ei = 4.2 kJ / kg C (0.5 kg)

    70 C

    Revisa el procedimiento ylos datos.

    23. CTE =0.235 kJ / kg C

    Con base en el modelo matemticoy en tablas de capacidad trmica.

    Revisa el procedimiento ylos datos.

    24.A)B)C)

    La homogeneizacin de latemperatura por corrientes deconveccin en las cuales las zonasinferiores de ms temperaturatienden a ascender, y las zonassuperiores de menor temperaturatienden a descender.

    En este proceso tanto el aguacomo el t, cambian sutemperatura.

    Leer 22.2 Conveccin, encaptulo 22 de Fsicaconceptual,de Paul Hewitt.

    D) Tanto el agua comolas partculas de tcambian su tempe-ratura.

    E) Conveccin.

    25.1 Dana puso enprctica la nocin deequilibrio trmico.

    La energa que cede el aguacaliente es la misma energa querecibe el metal desconocido.

    Leer 21.3 Equilibrio trmico,en captulo 21 de Fsicaconceptual,de Paul Hewitt.

    b

    a c

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    Fsica II

    Nm. de

    pregunta

    Respuesta correcta Fundamentacin de la respuesta Sugerencias

    25.2A)

    Sistema Am= 210 gti = 22 Ctf= 68.9 C

    Sistema Bm= 500 gti = 70 Ctf= 68.9 C

    Se considera la informacin incluidaen la lectura.

    Recuerda que un 1 mL de agua esigual a 1 g de agua.

    Compara la informacinque obtuviste con laproporcionada por lalectura.

    Leer 21.3 Equilibrio trmico,en captulo 21 de Fsicaconceptual,de Paul Hewitt.

    B) El sistema B(agua)

    Porque se encuentra a mayortemperatura.

    C) Energa cedida =-2.31 kJ

    Ei= 4.2 m t = 2.31 kJRecuerda que el signo negativocorresponde a energa que cede unsistema.

    Revisa tu procedimiento.

    D) Energa recibida =2.31 kJ

    Cuando no hay disipacin deenerga, la energa que cede unsistema es la misma que recibe elotro sistema.

    E) CTE =0.235 kJ/kg C

    Ei = CTE m tCTE = Ei/ m t

    F) Plata De acuerdo con el valor encontrado

    en tabla (0.235)

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    Fsica II

    Unidad II

    INSTRUCCIONES.Tiempo de resoluc in: 30 min.

    Lee atentamente los siguientes enunciados y realiza lo que se te solicita en cada caso.

    1. Escribe sobre las lneas las letras de las caractersticas que consideres que corresponden a cadaconcepto, se pueden repetir algunas caractersticas.

    CALORTEMPERATURA

    ENERGA INTERNACARACTER STICAS

    A) Requiere del contacto trmico entre dos sistemas.B) Es la suma de la energa cintica y potencial molecular.C) Tiene relacin con la energa cintica de las partculas de un cuerpo.D) Puede definir el estado de un sistema.E) Es energa en trnsito.F) Es un proceso de intercambio de energa.G) Se mide en joules.

    2. En varias ocasiones has empleado el refrigerador de tu casa. Algunas veces introduces helado al

    congelador, en otros refrescos o alimentos en los anaqueles y verduras o frutas en la parte inferior.

    A) Al cerrar el refrigerador, se forma vaco en el interior? Explica tu respuesta.

    _________________________________________________________________________________

    _________________________________________________________________________________

    _________________________________________________________________________________

    B) El calor en el interior del refrigerador se propaga por ____________________________________

    _________________________________________________________________________________

    C) Por qu el congelador se ubica en la parte superior?

    _________________________________________________________________________________

    _________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    EJERCICIOS DE A UTOEVALUACIN

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    D) Por qu los anaqueles tienen ranuras?

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    E) Explica qu sucede cuando el refrigerador est muy lleno.

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    3. Cuando Leticia practica aerbics, su cuerpo se sobrecalienta y entonces suda. Al terminar la sesin tienehmedo su cuerpo, pero despus de un rato el sudor se le seca. Cmo explica la teora cintico-molecular este fenmeno?

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    4. De qu material debe ser el tubo que conduce vapor de agua en la caldera de una tintorera, para quelos empleados no corran peligro alguno?

    ___________________________________________________________________________________

    ___________________________________________________________________________________

    ___________________________________________________________________________________

    5. Una persona tiene en un recipiente 400 g de agua a 35 C. Cunta agua a 12 C debe agregar para quela mezcla tenga una temperatura final de 20 C?

    Datos: Resultado _____________

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    Fsica II

    Unidad II

    6. Determina la energa requerida para elevar la temperatura de 15 a 75 C de 275 g de plomo. (CTE delplomo = 0.128 kJ / kg C)

    Datos: Resultado _____________

    7. Cul es la capacidad trmica especfica de una barra de 800 g de aluminio cuando eleva sutemperatura de 18 a 86 C si la energa que se recibe es de 48.96 kJ?

    Datos: Resultado ____________

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    Fsica II

    CLAVE DE RESPUESTAS

    Nm. depregunta

    Respuesta correcta

    1 Calor: A, E, G.Temperatura: C, D.Energa interna: B, C, G.

    2A) El aire en el interior del refrigerador, al enfriarse, disminuye su volumen. Esto

    origina un cambio de presin, pero no llega a hacerse el vaco.

    B) Conveccin.

    C) El congelador se encuentra en la parte de arriba porque las capas superiores

    son ms fras. Descienden por conveccin y tienden a enfriar los alimentos engeneral. Esto hace que el diseo sea ms eficiente.

    D) Las ranuras de los anaqueles permiten el paso de las corrientes deconveccin del aire dentro del refrigerador.

    E) Cuando el refrigerador est muy lleno, los alimentos no permiten el libre flujode las corrientes de conveccin.

    3 La temperatura corporal en un ambiente de temperatura en ascenso esregulada por la evaporacin del sudor y, adems, el aire no est saturado.

    4 Madera, corcho o poliestireno ya que retardan la transferencia de calor, es

    decir, debe ser de algn material mal conductor del calor.

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    Fsica II

    Unidad II

    Nm. RESPUESTA5

    Agua caliente Agua fram= 400 g m = 0.75 kgti= 35 C ti= 12 C

    tf= 20 C

    El sistema A cede energaEiA= 4.2 m t = 4.2 kJ / kg C (0.4 kg)(20 C35 C)

    Si no hay prdidas por disipacin

    EiB= 25.2 kJEiA= 4.2 m t

    m E

    t

    iB

    4 2.

    m

    KJ

    kg CC C

    25 2

    4 2 20 12

    0 75

    0

    0 0

    .

    .

    .KJ

    kg

    6ti=15 Ctf=75 Cm = 275 g = 0.275 kg

    CTEplomo= 0.128 kJ/kg C

    Ei= CTE m tEi= 0.128 kJ/kg C (0.275 kg) (60 C) = 2.11 kJ

    7 Ei = 48.96 kJm= 800 g = 0.8 kgti=18 Ctf=86 C

    CTE

    Ei

    m t C

    kJ

    kg C

    4896

    0 8 68

    0 9.

    ..

    kJ

    kg oo

    Sistema A Sistema B

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    UUnniiddaaddIIIIII

    PPrreessiinnyyeenneerrggaaeennfflluuiiddooss

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    Unidad III

    Fsica II

    APRENDIZAJES

    Interpretar el concepto de presin. Relacionar la presin con el volumen de una masa de aire. Relacionar la presin con la temperatura de una masa de aire. Interpretar la transmisin de presin de fluidos considerando el

    principio de Pascal. Interpretar la flotacin de objetos con base en el principio de

    Arqumedes. Interpretar el concepto de gasto. Interpretar la conservacin de la energa en fluidos.

    Para poder resolver los ejercicios y problemas que se presentan en la unidad es necesario que domineslos siguientes conceptos, teoras y modelos matemticos relacionados con la presin y energa de losfluidos.

    Lapresin, en mecnica, se define como la fuerza por unidad de superficie que ejerce un lquido o un gasperpendicularmente a dicha superficie. Suele medirse en atmsferas (atm); en el Sistema Internacional deUnidades (SI), se expresa en newton por metro cuadrado que corresponde a un pascal (Pa). La atmsferase define como 101.325 Pa, y equivale a 760 mm de mercurio (Hg) en un barmetro convencional.

    La mayora de los medidores de presin o manmetrosmiden la diferencia entre la presin de un fluido yla presin atmosfrica local. Para pequeas diferencias de presin se emplea un manmetro que consisteen un tubo en forma de U con un extremo conectado al recipiente que contiene el fluido y el otro extremoabierto a la atmsfera. El tubo contiene un lquido, como agua, aceite o mercurio, y la diferencia entre losniveles del lquido en ambas ramas indica la diferencia entre la presin del recipiente y la presin

    atmosfrica local. Para diferencias de presin mayores se utiliza el manmetro de Bourdon, formado por untubo hueco de seccin ovalada curvado en forma de gancho. Los manmetros empleados para registrarfluctuaciones rpidas de presin suelen utilizar sensores piezoelctricos o electrostticos que proporcionanuna respuesta instantnea.

    Como la mayora de los manmetros miden la diferencia entre la presin del fluido y la presin atmosfricalocal, hay que sumar esta ltima al valor indicado por el manmetro para hallar la presin absoluta. Unalectura negativa del manmetro corresponde a un vacoparcial.

    Las presiones bajas en un gas (hasta unos 10-6mm de Hg de presin absoluta) pueden medirse con eldispositivo de McLeod, que toma un volumen conocido del gas cuya presin se desea determinar, locomprime a temperatura constante hasta un volumen mucho menor y mide su presin con un manmetro.La presin desconocida puede calcularse a partir de la ley de Boyle-Mariotte. Para presiones an ms

    bajas se emplean distintos mtodos basados en la radiacin, la ionizacin o los efectos moleculares.

    Entre las leyes fundamentales que rigen el movimiento de los fluidos est el teorema deBernoul l i, querelaciona un aumento en la velocidad de flujo con una disminucin de la presin y viceversa. El teorema deBernoulli explica, por ejemplo, la fuerza de sustentacin que acta sobre el ala de un avin en vuelo. Un alao plano aerodinmicoest diseada de manera que el aire fluya ms rpidamente sobre la superficiesuperior que sobre la inferior, lo que disminuye la presin en la superficie de arriba con respecto a la deabajo. Esta diferencia de presiones proporciona la fuerza de sustentacin que mantiene el avin en vuelo.

    Los coches de carrera son muy bajos con el fin de que el aire se desplace a gran velocidad por el estrechoespacio entre la carrocera y el suelo. Esto reduce la presin debajo del vehculo y lo impulsa con fuerza

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    Fsica II

    hacia abajo, lo que mejora el agarre. Estos vehculos tambin llevan en su parte trasera un planoaerodinmico con forma de ala invertida para aumentar la fuerza contra el suelo.

    Otro aspecto de la aerodinmica es la resistencia al avance que experimentan los objetos slidos que semueven a travs del aire. Por ejemplo, las fuerzas de resistencia que ejerce el aire que fluye sobre un avindeben ser superadas por el empuje del reactor o de las hlices. La resistencia al avance se reducesignificativamente empleando formas aerodinmicas. Cuando el objeto no es totalmente aerodinmico, laresistencia aumenta de manera proporcional al cuadrado de su velocidad con respecto al aire. Por ejemplo,la potencia necesaria para propulsar un coche que avanza en forma uniforme a velocidades medias o altasse emplea fundamentalmente para superar la resistencia del aire.

    El princ ipio de Pascal afirma que la presin aplicada sobre un fluido contenido en un recipiente setransmite por igual en todas direcciones y a todas las partes del recipiente, siempre que se puedandespreciar las diferencias de presin debidas al peso del fluido. Este principio tiene aplicaciones muyimportantes en hidrulica.

    Elpr inc ipio de A rqumed esestablece que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta una fuerzahacia arriba igual al peso del fluido desplazado por dicho cuerpo. Esto explica por qu flota un barco muycargado; su peso total es exactamente igual al peso del agua que desplaza, y a la fuerza hacia arriba quemantiene el barco a flote.

    Para solucionar los problemas que se presentarn a lo largo de la unidad considera lo siguiente.

    a) Lee con cuidado el enunciado y trata de comprender qu se pretende con cada problema.

    b) Extrae la informacin relevante, que puede consistir en nmeros o en conclusiones (por ejemplo, queen un proceso la temperatura sea constante).

    c) Identifica el concepto, principio o ley al cual se hace referencia.

    d) Elige el modelo matemtico que describa dicho concepto, principio o ley.

    e) Despeja, sustituye y realiza las operaciones necesarias, cuidando los principios del lgebra.

    f) Verifica que ests usando adecuadamente las unidades de medida.

    g) Analiza tus resultados.

    EJEMPLO

    El siguiente esquema muestra una prensa hidrulica

    5 cm250 cm

    2

    BA

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    Unidad III

    Fsica II

    a) Cmo funciona?

    b) Si la presin que ejerce el objeto Asobre el mbolo grande es de 235.44 kPa, cul ser la magnitud dela presin sobre el objeto pequeo?

    c) Si en el mbolo pequeo de 5 cm2de rea se coloca un objeto de 12 kg, cuntos kilogramos tendr elmbolo de 50 cm2?

    SOLUCIN

    La informacin relevante de este problema es la presin que ejerceel objeto Ay el rea de los mbolos.

    a) Elprincipioasociado a este problema es el de Pascal, el cual establece que la presin ejercida sobre unfluido en un punto determinado (P), es igual al fluido que est en otro punto cualquiera; por lo tanto, lapresin que est bajo el mbolo pequeo ser la misma de la que est bajo del mbolo grande.

    b) Lapresinque el objeto Aejerce sobre el mbolo grande es de 235.44 kPa;por consiguiente, con l, lapresin en Aes igual en cualquier punto, incluso en B. Por tanto, la presin que ejerce el objeto Bes de235.44 kPa.

    c) En este inciso se pretende hallar la masa en kilogramos que habr sobre el mbolo grande , para elloconsidera el siguiente procedimiento:

    P(presin) en el mbolo grande = 235.44 kPa = 235 440 Pa

    A(rea) del mbolo grande = 50 cm

    2

    = .005 m

    2

    SiA

    FP , al despejar F(fuerza), se tiene F = Pa

    F = 235 440 Pa (.005 m2) = 1177.2 N

    A partir de que P = mg, se despeja my se tiene m = P/g

    m= 1177.2 N / 9.8 m/s2= 120.12 kg

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    Fsica II

    INSTRUCCIONESAplica el procedimiento anterior y resuelve lo que se pide.

    El siguiente esquema muestra una prensa hidrulica, donde la presin que se ejerce en el mbolo grandees de 250 kPa. Cul ser la magnitud sobre el mbolo pequeo?

    Solucin: Resultado________________

    40 cm2 4 cm2

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    Unidad III

    Fsica II

    INSTRUCCIONESLee con atencin los siguientes planteamientos y contesta lo que se te solicita, aplicando los conceptos,teoras y modelos matemticos estudiados en esta unidad.

    1. Las variables que intervienen para estimar la presin son: ___________ y ___________ .

    2. Dos parejas caminan sobre la arena hmeda a orillas del mar.

    2.1 Si en una pareja (A y B) los dos tienen sus pies de igual tamao, slo que uno pesa 50 kg (A) y el otro80 kg (B), cmo sern las huellas que deja cada uno?

    ___________________________________________________________________________________

    ___________________________________________________________________________________

    ___________________________________________________________________________________

    2.2 Si en la otra pareja cada uno pesa 60 kg pero tienen diferente tamao de pie, cmo sern las huellasde la persona que tiene el pie ms grande con respecto a la persona que tiene un pie pequeo?

    ___________________________________________________________________________________

    ___________________________________________________________________________________

    ___________________________________________________________________________________

    3. La presin atmosfrica en el Distrito Federal es menor o igual a la que existe en Acapulco?

    __________________________________________________________________________________

    4. Por qu se relaciona el peso del aire con la presin atmosfrica?

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    5.Cul es la expresin que permite estimar la presin? ______________________________________

    E J E R C I C IO S

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    Fsica II

    6. Por qu al pisar el pedal de freno de un coche se aplica el principio de Pascal?

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    7. El principio de Pascal permite que funcione una prensa hidrulica. Explica cmo sucede esto.

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    8. El siguiente esquema muestra una prensa hidrulica.

    A) Explica brevemente cmo funciona.

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    B) Si la presin que ejerce el objeto Asobre el mbolo grande es de 235.44 kPa, calcula la magnitud dela presin en el mbolo pequeo.

    Datos: Resultado ______________

    A B

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    Unidad III

    Fsica II

    C) Si en el mbolo pequeo de 5 cm2 se coloca un objeto de 12 kg, cuntos kilogramos tendr elobjeto colocado en el mbolo grande de 50 cm2?

    Datos: Resultado ____________

    9. Por qu se aplica el principio de Arqumedes en los globos aerostticos?

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    10. Si el acero es mucho ms denso que el agua, por qu los barcos hechos de este material flotan?

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    11. En un noticiario se seala que el suministro de agua al Distrito Federal, proveniente del Cutzamala, esde 25 m3/s. Qu representa esta cifra?

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    12. Mide el gasto de una de las llaves que suministra agua en tu casa.

    A) Describe cmo haras esta medicin.

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

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    B) Efecta la medicin. El gasto de la llave de agua que estudiaste es de:

    Datos: Resultado ______________

    13. Completa los siguientes enunciados.

    A) En los fluidos _________________ la energa se conserva, mientras que en los fluidos reales laenerga se _____________ debido a la viscosidad.

    B) Si la viscosidad es una propiedad de los lquidos relacionada con su facilidad para escurrirse, lamiel es ____________ que el agua.

    14. Una bailarina se encuentra sobre un cubo de 70 cm de lado. Si ste tiene 60 kg de masa y el rea decada uno de sus pies es de 120 cm2, qu presin ejerce la bailarina sobre el cubo?

    Datos: Resultado _____________

    15. Qu fuerza debe aplicar una persona sobre un rea de 0.3 m2si requiere que exista una presin de0.420 kPa?

    Datos: Resultado _____________

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    Unidad III

    Fsica II

    TABLA DE COMPROBACIN

    Nm. de

    pregunta

    Respuesta correcta Fundamentacin de la

    respuesta

    Sugerencias

    1. Fuerza y rea. La fuerza es directamenteproporcional a la presin y staes inversamente proporcional alrea.

    Leer 2 Presin y presinatmosfricas, en unidad 3Fsica Experimental II,dePrez Montiel.

    22.1

    La huella de 80 kg serde mayor profundidadque la de 50 kg.

    La fuerza es directamenteproporcional a la presin.

    2.2 La huella es de menorprofundidad.

    La presin es inversamenteproporcional al rea aplicada.

    3. En el Distrito Federal la

    presin atmosfrica esmenor que en Acapulco.

    Porque existe menor columna de

    aire sobre el Distrito Federal y enAcapulco es mayor.

    4. Porque la Tierra estrodeada por una capa deaire llamada atmsfera.

    Debido al peso del aire, steejerce una presin sobre todoslos cuerpos que estn encontacto.

    Leer 3.3.2 Presin atmos-frica, en Fsica 3:unidad3, de Prez Montiel.

    5.

    P F

    A

    La presin resulta de aplicar unafuerza en determinada rea.

    Leer 2 Presin y presinatmosfrica en Unidad 3de Fsica Experimental II

    6. Una presin externa apli-cada a un fluido limitadose transmite uniforme-

    mente a travs del volu-men del fluido. Si pisas elpedal de freno de uncoche, "empujas" un l-quido a lo largo de untubo que baja hasta losfrenos; como el lquidono se comprime, la pre-sin se transmite del pe-dal a los frenos.

    Principio de Pascal. Leer el Fascculo V deFsica II: Transmisin depresin y energa en

    fluidos. Editado por elColegio de Bachilleres

    7 El gato hidrulico o laprensa hidrulica aprove-chan el principio de Pas-cal para amplificar elefecto de las fuerzas.Constan de dos recipien-tes comunicados, dentrode los cuales operan dosmbolos de distinta su-perficie.

    Principio de Pascal. Leer el Fascculo V deFsica II: Transmisin depresin y energa enfluidos. Editado por elColegio de Bachilleres.

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    Nm. depregunta

    Respuesta correcta Fundamentacin de la respuesta Sugerencias

    8A)

    La presin ejercidaen cualquier lugar deun lquido, contenidoen un recipientecerrado, se trasmitesin disminuir por todoel lquido y acta enngulo recto respectode las superficies delrecipiente.

    El principio de Pascal es la base dela prensa hidrulica que puedemultiplicar una fuerza por un factorde cien o ms.

    Leer 100 Grandes Cient-ficos, de Greene J.E.

    B) 235.44 kPa De acuerdo con el principio dePascal, si al mbolo B se le aplicauna fuerza determinada, sta se

    transmitir a travs del lquido yacabar por presionar al mbolo A.Presin de entrada = Presin desalida.

    Leer Fascculo V de FsicaII, editado por el Colegio deBachilleres

    C) 120 kg Es un aparato que puede multiplicaruna fuerza, y en este caso slo semultiplica con un factor de 10, conrespecto a las dos reas de losmbolos.

    9. Porque el aire calien-te es menos denso

    en el globo que fuerade l.

    Puesto que el aire caliente es me-nos denso que el aire fro, hay una

    fuerza de flotacin neta hacia arribasobre los globos.

    10. El casco del barcoest lleno de aire y ladensidad de ste esde casi un milsimode la densidad delagua. Por lo tanto, elpeso total del barcoes menor que el pesode un volumen igualde agua.

    De acuerdo con el principio deArqumedes la magnitud de la fuerzade flotacin siempre es igual al pesodel fluido desplazado por el objeto.

    Leer Principio de Arqume-des, en Fsica II, de PardoPratz.

    11. Significa que al Dis-trito Federal llegan 25m3 de agua cada se-gndo que transcurre.

    El gasto se define como el volumende fluido que pasa a travs de unrea por unidad de tiempo.

    G =V

    t

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    Fsica II

    Nm. depregunta

    Respuesta correcta Fundamentacin de la respuesta Sugerencias

    12.A)

    Utilizamos una cubetade plstico de 20litros, abrimos la llavede agua e inme-diatamente tomamosel tiempo que tardaen llenarse sta.

    Tomamos los datos de volumen ytiempo, variables que intervienenpara calcular el gasto.

    Leer Principio de Arqu-medes, en Fsica II, dePardo Pratz.

    B) G = 0.333 L/s volumen = 20 litrostiempo = 60 segundos

    13.A)

    Ideales. Un fluido en movimiento debecarecer de viscosidad en un gradomximo para no oponer resistencia

    al flujo. La viscosidad produce ciertafriccin entre las diferentes capasdel lquido.

    Leer Fascculo V deFsica II, editado por elColegio de Bachilleres.

    B) ms viscosa. La miel fluye ms despacio que elagua por su alto grado de visco-sidad.

    14. P= 24.5 kPa Se utiliza el modelo matemticoP = F / A kPa

    Revisa el procedimiento ylos datos.

    15. F = 126 N F = P A N Revisa el procedimiento ylos datos.

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    Tiempo de resolucin 30 min.

    INSTRUCCIONES: Lee con atencin los siguientes planteamientos y realiza lo que se te solicita en cadauno.

    1. Una persona ejerce una presin de 0.35 kg /cm2al dar un paso. Si el rea ocupada por uno de suszapatos es de 220 cm2, cul ser el valor de su peso, en newtons?

    Datos: Resultado _____________

    2. Unos alumnos ponen agua en una lata de refresco y, con ayuda de un mechero, elevaron sutemperatura hasta que hierve y casi toda se evapora. Rpidamente introducen el bote en una cubetacon agua fra y ste se comprime, como se muestra en la siguiente figura.

    Explica qu sucedi con la lata.

    ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

    ______________________________________________________________________________________

    EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIN

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    3. Explica el funcionamiento del ludin (frasco con gotero).

    Incluye en tu explicacin:

    A) Cmo se transmite la presin en el agua (principio de Pascal)?

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    B) Cmo interviene el empuje (principio de Arqumedes)?

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________________

    Presin Sin presin

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    CLAVE DE RESPUESTAS

    Nm. de

    pregunta

    Respuesta correcta

    1. Peso igual a 754.6 N

    2. El caso de la presin en un punto del interior de un lquido que es igual en todadireccin, es el mismo que el de la presin en el interior de un gas. Nosotros nonotamos est fuerza considerable porque estamos llenos y rodeados de aire queempuja en todas direcciones, pero si se extrae el aire de un recipiente, es mejorque sea resistente, de lo contrario, ser aplastado debido a los 101.2 kPa queactan sobre toda su superficie. Esto ocurre cuando el vapor que sale arrastratodo el aire. Cerrando la lata y enfrindola se observar cmo se aplasta alcondensarse el vapor.

    3.A) La presin exterior que se aplica en el tapn del ludin se transmite a travs del

    fluido encerrado y en reposo sin merma, en todos los puntos del fluido. Actanen todas las direcciones manifestndose en el hundimiento del gotero.

    B) Al dejar de actuar la presin exterior no importa la profundidad a la que seencuentre el gotero, dado que si bien las presiones aumentan con laprofundidad, la diferencia de presin contra la parte inferior del gotero, la fuerzade empuje o de flotacin es igual al peso del fluido desplazado. Ntese que lafuerza de empuje se relaciona con el volumen de fluido desplazado, no con elpeso del objeto que desplaza al fluido.

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    BIBLIOGRAFA

    BRCENAS URCID y MONTIJO: Energa elctrica, solar y la combustin.McGraw - Hill, Mxico, 1999.

    GREENE, J.E.: 100 grandes cientficos.Diana, Mxico.

    HEWITT, PAUL G.: Fsica conceptual. AddisonWesley Longman, Mxico, 1998.

    PARDO PRATZ, LEONCIO: Fsica II.Nueva Imagen, Mxico, 1993 (Col. Nuevo Rumbo).

    PREZ MONTIEL, HECTOR: Fsica experimental II. Publicaciones Cultural, Mxico, 1995.

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    SUGERENCIAS PARA PRESENTAREXMENES DE RECUPERACIN O

    ACREDITACIN ESPECIAL

    Para evitar cualquier contratiempo al presentar el examen de recuperacin o acreditacin especialconsidera las siguientes recomendaciones:

    Organizacin:

    Presntate al menos con 10 minutos de anticipacin al saln indicado. Debes mostrar esta gua resueltaal profesor aplicador.

    Lleva el comprobante de inscripcin al examen y tu credencial actualizada.

    Lleva dos lpices del No. 2 o 2 1/2.

    No olvides una goma que no manche.

    Durante el examen:

    Lee con atencin tanto las instrucciones como las preguntas y si tienes alguna duda consltala con elaplicador.

    Contesta primero las preguntas que te parezcan fciles y despus concentra toda tu atencin en lasdifciles.

    Si te solicitan explicar o desarrollar algn tema, identifica las ideas principales que quieras exponer yescrbelas de la manera ms concreta y clara que puedas, evita el planteamiento de ideas innecesarias.

    Escribe tus respuestas con letra clara, legible y sin faltas de ortografa.

    Al terminar de contestar el examen, revsalo nuevamente para asegurarte que todas las preguntas estncontestadas.

    Centra tu atencin en el examen, no trates de copiar, recuerda que el compaero de junto puede estarequivocado.

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    La Gua para presentar exmenes deRecuperacin o Acreditacin especial de

    Fsica II(versin prel