1. FISICA2

2. BLOQUE 1.-EXPLICAS EL COMPORTAMIENTODE LOS FLUIDOS.BLOQUE 2.-IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRECALOR Y TEMPERATURA.BLOQUE 3.-COMPRENDES LAS LEYES DE LAELECTRICIDADBLOQUE 4.-RELACIONAS LA ELECTRICIDADCON EL MAGNETISMO 3. BLOQUE 1.-EXPLICAS EL COMPORTAMIENTO DE LOSFLUIDOS.TEMA 1.-HIDRULICATEMA 2.-HIDROSTTICATEMA 3.-HIDRODINMICA 4. TEMA 1.-HIDRAULICA.La hidrulica es la rama de la fsica que se ocupa deestudiar los fluidos en reposo o en movimiento, as comosus aplicaciones y mecanismos de ingeniera que losutilizan.La mecnica de fluidos, como tambin se denomina a lahidrulica, se subdivide en dos campos principales que son :la hidrosttica y la hidrodinmica.La hidrosttica: se ocupa del estudio de los fluidos enreposo.La hidrodinmica: estudia a los fluidos en movimiento. 5. Basndonos en las funciones y partes entre un sistema deabastecimiento de agua potable y el sistema circulatorio denuestro cuerpo, tendremos las siguientes coincidencias:Ambos utilizan una bomba impulsora.La bomba impulsora de ambos funciona medianteelectricidad.Transportan un liquido a travs de tubos que se subdividenen otros menores en dimetro. 6. En ambos identificamos algunos elementos de un sistemahidrulico.Algunos ejemplos de sistemas hidrulicos son : laspresas, las redes de abastecimiento de agua, sistemas deriego para la agricultura, entre algunos otros.Hay que recordar que la hidrulica estudia el manejo ytransporte de los fluidos, y los fluidos incluyen los lquidosy los gases. Por lo tanto, los sistemas que conducensustancias gaseosas tambin son sistemas hidrulicos; porejemplo los sistemas de gases solidificantes de lasempresas, sistemas de abastecimiento de oxigeno de loshospitales, etc. 7. TEMA 2.-HIDROSTATICA.La hidrosttica se encarga del estudio de los fluidos enreposo.Un ejemplo de un fluido en reposo es el agua contenida enuna presa.Se utiliza la esttica del fluido para producir un movimientoque en algunos casos sirve para generar energa elctrica. 8. Caractersticas de los lquidos.Las mas importantes son las siguientes:1.-Incompresibilidad: un fluido es incompresible ya quemantiene el mismo volumen en todo momento, aun cuandosea sometido a cualquier esfuerzo ( excepto los gases).Por ejemplo: al empujar un fluido confinado en un recipientecon una de sus paredes mviles, se le somete al esfuerzo deresponder a la fuerza que lo empuja a la pared contraria.Fuerza 9. Una aplicacin de esta propiedad, es el sistema de frenosdel automvil; el cual tiene unos tubos de alta resistenciapara soportar el empuje ( fuerza) necesarios para detener elvehculo.2.-Viscosidad: es la propiedad que tienen los fluidos deoponer resistencia al deslizamiento o a fluir.Una aplicacin de esta propiedad, es en la fabricacin deaceite para motor, para evitar el contacto directo entre laspartes mviles del motor. 10. 3.-Tension superficial: es la cantidad de energa necesariapara disminuir su superficie por unidad de rea.Ejemplos de estos son cuando se posa un insecto sobre lasuperficie del agua y se observa que no se hunde.4.-Capilaridad: es una propiedad de los lquidos quedepende de su tensin superficial, que le confiere lapropiedad de subir o bajar por un tubo.5.-Cohesion.- fuerza de atraccin entre partculas de lamisma clase.6.-Adhesion.- atraccin mutua entre superficies de doscuerpos en contacto. 11. Caractersticas de los gases.1.-Expansion: no tiene forma ni volumen definido, adquiere laforma del recipiente y el volumen del recipiente que loscontiene.2.-Presion: define el sentido de flujo de la masa gaseosa amenos que una causa lo impida.3.-Densidad: es la relacin que existe entre la masa y elvolumen del gas.4.-No tiene color5.-No tiene sabor 12. 6.-Difusion: cuando 2 gases entran en contacto se mezclan hasta quedar uniformemente repartidos de uno en otro, esto es posible por el gran espacio que existe entre sus partculasTrabajo que se va a elaborar para evaluar la actividadnumero 1 :De los siguientes personajes van a investigar lascontribuciones que hicieron a la hidrulica, en cuanto aexperimentos y procedimientos matemticos para lograr suobjetivo y as mismo el marco histrico que les toco vivir:1.-Arquimedes2.-Evangelista Torricelli3.-Blaise Pascal 13. 4.-Robert Boyle5.-Isaac Newton6.-Daniel Bernoulli7.-J. D. Van der Waals8.-Ludwig BoltzmanTrabajo hecho a mano. 14. Ejemplos de problemas sobre viscosidad.N=FXHFormulaVXAEn donde:N=Coeficiente de viscosidad ( Pascal por segundo) (Pas)F= Fuerza (Newton) (N)A= rea (m)V= Velocidad ( m/s)H= Distancia o altura ( metros) (m) 15. 1.-Un lago presenta un desprendimiento de la placa de hieloque tiene en su superficie. El rea de la capa desprendida esde aproximadamente 12.5 m. En cierto momento, una rfagade viento golpea la placa, de forma que le aplica una fuerzade 0.028 N. La distancia entre la placa de hielo y el fondo dellago es de 4 metros, a 2 metros de profundidad la rapidez delagua es de 2.5 m/s.Determine la viscosidad del agua, considerando que bajo laplaca de hielo el agua se encuentra a 0 C.Datos Formula SustitucinA= 12.5 mF= 0.028 NN= F X HN = (0.028 N)(4 m)H= 4 mVXA(5 m/s)(12.5 m)V= 5 m/sN= ? Resultado N = 1.792 X 10 Pas 16. NOTA:1 Pas = 1 N sm2.-Un rio se encuentra a 20 C y tiene una profundidad de60metros. En su superficie se encuentra un barco que tieneunrea de 450 m. El barco es impulsadopor elviento, aplicndole una fuerza de 1.5 N . Determinelavelocidad del agua.DatosN = 1 X 10 Pa s se saca de la tabla de viscosidadesH= 60 mA = 450 mF = 1.5 NV =? 17. Formula Comoel problemapreguntalavelocidad, tenemos que despejarlaN=FXHVXAV=FXHY se sustituyen los datosNXAV= ( 1.5 N)( 60 N) (1 X 10 Pas)(450 m )Y da como resultadoV = 200 m/s 18. Ejemplos de tensin superficialTS = FFormula2LEn donde:TS = tensin superficial (N/m)F = fuerza necesaria para romper la tensin superficial (N)L = permetro de contacto ( m)3.-Un mosquito coloca sus patas en la superficie del aguacontenida en un recipiente, el permetro total de las patasque esta en contacto con el agua es de 1.5 cm y la tensinsuperficial del agua es de 0.0742 N/ m.Cul es la masa del mosquito, si este flota sobre lasuperficie? 19. DatosSi nos fijamos bien, en la formula noL = 1.5 cm = 0.015 m viene la variable masa, pero nosTS = 0.0742 N /m acordamos de lo que vimos en fsica 1Masa (m) = ?g = 9.81 m/sPESO (W) = FUERZA (F)W = m x g, donde m es la masa y ges la gravedadF=mxgFormulaTS = m x g Y se despeja la mTS = F2L2Lm = 2 x L x TS Y se sustituye g 20. m = (2)(0.015)(0.0742)(9.81)Y da como resultadom = 2.269 x 10 Kg4.-Una aguja se coloca horizontalmente en la superficie delagua contenida en un recipiente. La tensin superficial delagua es de 0.0850 N/m. La masa de la aguja es de 1.5 x 10 Kg. Determine el permetro de contacto. 21. DatosFormulaTS = 0.0850 N /mm = 1.5 x 10 KgTS = FY como F = W = mgL =? 2lg = 9.81 m/sTS = mg Y se despeja la L que 2Les el permetro de contacto.L=m gY se sustituyen los datos2 TSL = (1.5 x 10)(9.81) (2)(0.0850 N/m)L = 0.086 m 22. Densidad : es la relacin de la masa entre el volumen ( Kg/mo grs/cm) D= mEn donde :vm = masa (Kg) D = densidad ( Kg/m) V = volumen (m)La densidad se obtendr de la tabla 2 en caso de necesitarla.Ejemplos de problemas sobre la densidad. 23. 5.-De que es un anillo de metal puro, cuya masa es 29gramos y su volumen es 1.5 cm?Datos Para poder saber que material es tenemosm = 29 grsque saber su densidad para despusv = 1.5 cm poder buscarla en la tabla 2 y localizar aQu material es? que material pertenece.D= mSe sustituyen datos vD = ( 29 grs) D = 19.33 grs/cm(1.5 cm) Este valor se busca en la tabla 2, y corresponde al oro 24. Peso especifico: es la relacin que existe entre el peso delcuerpo y el volumen que ocupa. PE = P En donde:V PE = Peso especifico ( N /m)P = Peso (N) ( m g)V = Volumen (m)En donde:PE = D gPE = Peso especifico ( N /m)D = Densidad ( Kg/m)g = Gravedad ( 9.81 m/s)El peso especifico viene en la tabla 3, y en cuanto a lasformulas se van a utilizar de acuerdo a los datos que setengan. 25. Ejemplos de problemas sobre peso especifico.6.-Un objeto tiene una masa de 1950 kg.a).-Cul es el peso del objeto?b).-Si el volumen que ocupa es de 0.25 m Cul es su PE?c).-De que sustancia esta hecha el objeto?Datos a).-P =?m = 1950 kgv = 0.25 m P=(m)(g)P= ( 1950 kg)( 9.81 m/s)g = 9.81 m/sP = 19129.5 N 26. b).- PE = ? PE = P PE = ( 19129.5 N)V(0.25 m) PE = 76518 N/mc).- Qu sustancia es?El peso especifico que encontramos en el inciso b lobuscamos en la tabla 3, y buscamos el valor mas aproximado( sin pasarse) Esta hecho de hierro ( 76440) 27. 7.-Un objeto tiene una masa de 78.5 kg y un volumen de 0.45m.a).-Cul es su densidad?b).-Cul es se PE?Datos a).-D =?m = 78.5 kgv = 0.45 mD= m D = ( 78.5 Kg)v(0.45 m) D = 174.44 Kg/mb).- PE =? PE = D gPE = ( 174.44 Kg/m)( 9.81 m/s)PE = 1711.25 N/m 28. Problemas a resolver de la actividad 2 parte 1Estos problemas corresponden desde el tema de viscosidadhasta peso especifico.1.-El aire a 20 C, empuja una hoja de rbol de 0.1 m de rea.Si la hoja se encuentra a 4 m de altura y la hoja adquiere unavelocidad de 15 m/s.Determine la fuerza con la cual es empujada la hoja.2.-Suponga que se pone un pedazo de madera en un rio deaceite SAE 10 a 30 C. La fuerza con la cual se empuja a lamadera es de 0.5 N. La madera se encuentra a 3 m del fondodel estanque donde se encuentra el aceite. La velocidad a 1.5m de la superficie es de 1 m/s.Determine el rea del pedazo de madera. 29. 3.-Se tiene un estanque que tiene glicerina a 20 C. En susuperficie se encuentra un cubo de plstico de 0.0025 m derea; es empujado con una fuerza de 0.08 N. La glicerina tieneuna velocidad promedio de 3 m/s en el fondo del estanque.Determine la distancia a la cual se encuentra el cubo.4.-Una hoja de cuaderno tiene un permetro de 0.46 m y pesa0.003 Kg; es colocada sobre la superficie de agua contenidaen una alberca.Determine la tensin superficial que provoca sobre el agua.5.-Una pieza de metal puro tiene una masa de 762 grs y unvolumen de 8 cm Qu metal es? 30. 6.-Una tuerca de hierro tiene un volumen de 3 cm Cul essu masa?7.-Cul es la masa de 10 cm de mercurio?8.-La pieza metlica de una maquinaria tiene una masa de540 Kg y un volumen de 0.2 m. Calcule :a).-La densidad de la piezab).-El peso especificoc).-Cul es el metal del cual esta hecho la pieza?9.-Un recipiente contiene un fluido cuyo volumen es de 0.125m y una masa de 100 Kg. Determine:a).-Su densidadb).-Su peso especificoc).-Qu sustancia es? 31. 10.-Un cuerpo tiene una masa de 723 Kg y un volumen de0.56 m. Determine:a).-La densidad del cuerpob).-Su peso especifico 32. Tipos de presiones.Presin: es la fuerza aplicada sobre unidad de rea.P= F AEn donde:P es la presin ( Pascal) F es la fuerza (N) A es el rea ( m) 1 Pascal (Pa) = 1 N m 33. Presin hidrosttica: es la fuerza ejercida por un fluido enreposo sobre una superficie. PH = D H gEn donde: PH es la presin hidrosttica ( Pascal) H es la altura ( metros) g es la gravedad ( 9.81 m/s)Presin atmosfrica: es la presin que ejerce la atmosferasobre todos los cuerpos sumergidos en ella.Presin absoluta: es la sumatoria de la presin atmosfrica yde presin hidrosttica.Pab = Patm + PH 34. Ejercicios de tipos de presiones.8.-Cul es la presin del agua sobre una persona que buceaen una alberca a una profundidad de 3 metros?Datos FormulaPH =?H=3mPH = D H gg = 9.81 m/sD = 1030 Kg/mY se sustituyen los datos.PH = (1030)(3)(9.81) PH = 30312.9 Pa 35. 9.-El fondo de un tubo vertical que contiene mercurio soportauna presin de 101300 N /m Cul es la altura que alcanzael Hg ( mercurio) desde el fondo del tubo?Datos Tenemos que despejar H de la formulaPH = 101300 Papara despus sustituir.D = 13600 Kg/mg = 9.81 m/s PH = D H gH =?H = PHH=(101300)Dg(13600)(9.81)H = 0.759 m 36. 10.-Haga los clculos correspondientes para completar lasiguiente tabla.Punto Densidad Gravedad Altura PH PatmPabKg/m m/s m N/m N/mA 1000 9.81 0 1 X 10B 10009.81 10 1 X 10C 10009.81 20 1 X 10D 10009.81 30 1 X 10 37. Clculos para el punto APH = D H g PH = ( 1000)(0)(9.81) PH = 0 N/m Pab = PH + Patm Pab = 0 + 1 x10 Pab = 1 x 10 N/m Y para todos los dems puntos se hace lo mismo con los valores indicados en la tabla. 38. 11.-Determine la presin que ejerce una fuerza de 500 N sobreun rea de impresin de 4 m.DatosComo pregunta solo la presin, es la primeraP =? formula que tenemos sobre presin.F = 500 NA = 4 m P= F Y se sustituyen los datos.A P = ( 500 N) P = 125 N/m ( 4 m) 39. Principio de PascalDefinicin: Toda presin que se ejerce sobre un liquidoencerrado en un recipiente se transmite con la mismaintensidad a todos los puntos del liquido. F1 = F2 Donde: A1 A2 F1 es la fuerza de entrada (N) A1 es el rea de entrada (m o cm) F2 es la fuerza de salida (N) A2 es el rea de salida (m o cm) 40. La anterior figura representa el principio de Pascal. 41. Ejemplo del principio de Pascal.12.-El embolo menor de una prensa hidrulica mide 20 cm yel embolo mayor 50 cm de rea. Qu fuerza se obtendr enel embolo mayor si se coloca en el embolo menor un cuerpocuya masa es de 15 kg?DatosTenemos que checar las unidades que debenA1 = 20 cmtener las variables de la formula.A2 = 50 cmF2 = ?m2 = 15 kg Las reas tienen que estar en m o cm ; y si cumplen con esas unidades. Las fuerzas tienen que estar en Newton. 42. Tenemos que calcular la F2 que es la que pregunta elproblema. Y tenemos como dato la masa 1, que nos sirve paracalcular F1; nos tenemos que acordar que en Fsica 1 vimosque la fuerza es igual al peso. F1 = W1 W1 =m1 x gW1 = (15 Kg)(9.81 m/s) W1 = 147.15 N F1 = 147.15 NY ya que tenemos todo aplicamos la formula del principio depascal y despejamos lo que nos pide. 43. F1 =F2A1A2 F2 = (A2)(F1)(A1)F2 = (50 cm)(147.15 N) ( 20 cm) F2 = 368.62 N 44. Principio de Arqumedes.Definicin: Un objeto que esta completo o parcialmentesumergido en un fluido experimenta una fuerza de abajo haciaarriba (empuje) igual al peso del fluido desalojado. 45. E = (D)(V)(g)Donde:E es el empuje (N)D es la densidad ( Kg/m)V es el volumen ( m)g es la gravedad ( 9.81 m/s)Ejemplo de principio de Arqumedes.13.-Un cuerpo tiene un volumen de 1.3 x 10 m. Calcule elempuje que recibe cuando se hunde totalmente en alcohol.Datos Como nos da el fluido (alcohol) buscamosV = 1.3 x 10 m su densidad en la tabla 1.E =?Alcohol D alcohol = 790 kg/mg = 9.81 m/s 46. E = (D)(V)(g)Se sustituyen los datos.E= ( 790 Kg/m)( 1.3 x 10)( 9.81 m/s)E = 1.007 N 47. Problemas a resolver de la actividad 2 parte 2Desde tipos de presiones hasta principio de Arqumedes.11.-Calcula la densidad de un liquido que llega a una alturade 3.5 m en el interior de un tanque y en cuyo fondo ejerceuna presin de 31556 N/m.12.-Una persona de 589 N de peso esta de pie. Calcule:a).-Descalza tiene un rea total de apoyo de 0.016 m Qupresin ejerce sobre el piso?b).-Si usa zapatos para nieve el rea de apoyo es de 0.065 mCul es la presin sobre el suelo?13.-Un trozo de metal que tiene un volumen de 3.3 x 10 msumergido en petrleo Qu empuje recibe? 48. 14.-Haga los clculos para llenar la siguiente tabla.Punto Densidad Gravedad Altura PH PatmPabKg/m m/s m N/m N/mA 1000 9.81 5 1 X 10B 10309.81 15 1 X 10C 10009.81 35 1 X 10D 18009.81 60 1 X 10 49. 15.-En una prensa hidrulica las reas de los pistones son 1x 10 m y 3 x 10 m respectivamente Qu fuerza debeejercerse en el pistn mas pequeo para levantar una masade una tonelada?16.-Si F1 = 900 N se aplica sobre un rea de 3 x 10 m ; yse levanta un triler que pesa 29430 N .Determine el rea delpistn 2. 50. TEMA 3.-HIDRODINAMICA.Es la parte de la hidrulica que estudia a los lquidos enmovimiento.Gasto y ecuacin de continuidad.Gasto: Es el volumen de liquido que pasa por cierta seccintransversal por unidad de tiempo. G = (A)(V)Donde: G es el gasto (m/s o galones/s) A es el rea de la seccin transversal ( m) V es la velocidad que lleva el fluido ( m/s) 51. Ecuacin de continuidad: menciona que el volumen de liquidoque entra en una seccin transversal es igual al volumen deliquido que tiene que salir sin importar el rea de entrada ysalida. G1 = G2 A1 V1 = A2 V2Donde:G1 es el gasto de entradaG2 es el gasto de salidaA1 es el rea de entrada (m)V1 es la velocidad de entradaA2 es el rea de salidaV2 es la velocidad de salida 52. Ejemplos de gasto y ecuacin de continuidad.14.-Determine el gasto que presenta una tubera de aguaque tiene un dimetro de 6 cm y el agua lleva una velocidadde 20 m/s. Datos Para poder aplicar la formula G =?tenemos que conocer el rea que d = 6 cm = 0.06 m tiene la manguera en su seccin V = 20 m/stransversal. La formula para calcular el rea de un circulo conociendo el dimetro es: A=d4 53. Y la formula para saber el rea de un circulo conociendo elradio es:A = r Por lo tanto se calcula el rea : A = d A = (0.06)A = 2.82 X 10 m 44Y despus se aplica la ecuacin de continuidadG=AVG = (2.82 x 10 m)(20 m/s)G = 0.0564 m/s 54. 15.-El agua fluye a travs de una manguera de hule de 2 cmde dimetro a una velocidad de 4 m/s Qu dimetro debetener el otro extremo de la manguera si el agua sale a 20 m/s? DatosComo da 2 velocidades y se tienen 2 d1 = 2 cm=0.02 m dimetros se aplica la ecuacin de V1 = 4 m/s continuidad. d2 = ? V2 = 20 m/sA1 V1 = A2 V2 Se calcula A1A1 = d A1 = (0.02) 44A1 = 3.14 x 10 m 55. Y de la ecuacin de continuidad se despeja A2 que es lacontiene el dimetro 2 (d2). A2 = V1 A1A2 = ( 4 m/s)(3.14 X10 m)V2 20 m/s A2 = 6.28 X 10 mPero el problema pide el dimetro, por lo tanto se aplica laformula de rea y se despeja d2.A2 = d2d2 = 4 A2d2 =(4) (6.28 x 10) m4 d2 = 7.998 x 10 d 2= 8.99 x 10 m 56. Teorema de TorricelliEs una aplicacin del principio de Bernoulli y estudia el flujo deun lquido contenido en un recipiente, a travs de un pequeoorificio, bajo la accin de la gravedad. A partir del teorema deTorricelli se puede calcular el caudal de salida de un lquido porun orificio. "La velocidad de un lquido en una vasija abierta,por un orificio, es la que tendra un cuerpo cualquiera, cayendolibremente en el vaco desde el nivel del lquido hasta el centrode gravedad del orificio.V = 2gh Donde: V es la velocidad de salida (m/s) g es la gravedad (9.81 m/s) h es la altura desde la superficie al orificio (m) 57. Ejemplos del teorema de Torricelli.16.-Se encuentra un tinaco sobre una azotea de una casa de 2pisos. El tinaco tiene una llave de salida de agua ubicada a 6metros de la superficie del tinaco. Determine la velocidad desalida del agua debida a la gravedad ( presin hidrosttica).Datos V = (2)(9.81)(6)h=6mg = 9.81 m/sV =? V = 10.82 m/s 58. Problemas a resolver de la actividad 3.17.-El agua fluye a 6 m/s por un tubo de 6 cm luego pasa aotro de 3 cm conectado al primero Cul es la velocidad en eltubo pequeo?18.- Por una manguera de 2 cm de radio fluye agua a unavelocidad de 7 m/s Cul ser su gasto en litros?19.-Cul tendr que ser el dimetro de una manguera paraque pueda conducir 8 litros de petrleo en 1 minuto con unavelocidad de salida de 3 m/s?20.-Con respecto a los datos del problema 17 determine losgastos en la tubera de 6 cm y en la de 3 cm. 59. BLOQUE 2.-IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE CALOR YTEMPERATURA.TEMA 1.-EL CALOR Y LA TEMPERATURA.TEMA 2.-LA DILATACION TRMICA.TEMA 3.-EL CALOR ESPECFICO.TEMA 4.-PROCESOS TERMIDINMICOS. 60. TEMA 1.-EL CALOR Y LA TEMPERATURA.La termodinmica es una parte de la fsica que trata de losprocesos relacionados con el calor y la temperatura. Estudialos fenmenos que afectan la materia por cambios de laenerga cintica de las partculas que la constituyen.El calor y la temperatura son conceptos cuya importanciaradica en los fenmenos que los producen, como la dilatacindelos cuerpos, los cambios de estado de la materia y losprocesos de transformacin de la energa. 61. Todos los materiales o sustancias estn formadas por tomos,molculas o iones. Aun cuando un objeto este en reposo, laspartculas que lo constituyen se encuentran en constantemovimiento, debido a esto los cuerpos poseen energacintica en su interior.Adems existen fuerzas de atraccin y repulsin entre laspartculas que constituyen la materia, por ello, los objetostambin tienen energa potencial en su interior.Las sumas de estas energas cintica y potencial en el interiorde un cuerpo se denomina energa interna.Cuando esta aumenta, lo hace tambin su temperatura. Laenerga interna puede incrementarse de diferentes formas;por ejemplo: 62. Cuando doblamos o golpeamos constantemente un alambrecon un martillo, notamos que la temperatura de ambosobjetos se intensifica porque la energa mecnica setransforma en energa interna.Concepto de temperatura.La temperatura es una medida asociada con la energacintica promedio de las partculas que constituyen un cuerpo.Para comprender Qu es la temperatura?, hay queplantearse lo siguiente: si unimos dos cuerpos que tienendiferente temperatura; Qu pasa?, cuando 2 cuerpos quetienen diferente temperatura se juntan el cuerpo frio secalienta y el caliente se enfra, es decir comparten sustemperaturas hasta que los 2 tienen la misma temperatura, esdecir encuentran equilibrio trmico. 63. La propiedad que determina si un cuerpo se encuentra enequilibrio trmico con otro se denomina temperatura.Concepto de calor.El calor se relaciona con la transferencia de energa al poneren contacto 2 cuerpos con diferente temperatura.El calor es la energa que se transfiere de un cuerpo a otro. Consulta para evaluar con la actividad numero 4.1.-Los instrumentos que se usan para medir la temperatura(por lo menos 4) (dibujo y funcionamiento).2.-Las escalas termomtricas (investigar quien las invento,su formulas y sus aplicaciones) . 64. Unidades para medir el calor.La unidad del calor se estableci con base en las propiedadesdel agua y se le denomino calora.Una calora: 1 cal es la cantidad de calor necesaria para elevarun grado Celsius la temperatura de 1 gramo de agua.Por otra parte, para el sistema ingles se defini la unidadtrmica britnica (BTU) para medir el calor.1 BTU: es la cantidad de calor necesario para elevar latemperatura de 1 libra de agua 1 F. 65. 1 Calora = 4.18 Joule1 BTU = 252 caloras = 1053.36 jouleCapacidad calorfica: es la cantidad de calor que requiere cadacuerpo o sustancia para elevar su temperatura.CC = Q Donde: TCC es la capacidad calorfica (J/ C) Q es la cantidad de calor suministrado (J) T es el incremento de temperatura ( C) 1 KELVIN = 1 CELSIUS 66. Calor especifico: es la cantidad de calor necesario para elevarun grado la temperatura de una unidad de masa. CE = Qm TDonde:CE es el calor especifico JKg Cm es la masa (Kg)T incremento de temperatura ( C)Q es la cantidad de calor suministrado (Joule) 67. Ejercicios:17.-Cunto calor se necesita para elevar la temperatura de200 gramos de mercurio de 20 a 100 C?DatosCE = QQ = (CE)(m)(T)Q =?m Tm = 200 gramos= 0.2 kgMercurioT= 80 C Q = (140)(0.2)(80)CE= 140JKg CQ = 2240 JT = T2 T1T = 100 -20 = 80 68. 18.-Cierto proceso requiere 500 J de calor. Exprese estaenerga en caloras y en BTU.Datos Se van a utilizar las equivalenciasQ = 500 J de la medicin del calor.Q en caloras y en BTU.1 calora = 4.18 Joule? = (500 J)(1 calora)? = 500 Joule4.18 J? = 119.61 caloras1 BTU = 1053.36 J ? = (500 J)( 1 BTU) ? = 500 J (1053.36 J)? = 0.47 BTU 69. 19.-Cuntos gramos de hierro a 20 C ser necesario calentara 100 C para que liberen 1800 caloras de calor durante unproceso de volver a su temperatura original?DatosCE = QLa Q tiene que estarm =?m T en jouleT = 80 CQ = 1800 caloras1 Calora= 4.18 JHierro 1800 Caloras = ?CE = 470 JKg C? = 7524 JY se despeja la m m=Q CE T 70. m= (7524 J) m = 0.20 Kg (470)(80) Para pasarlos a gramos se multiplica por 1000m = 200 gramos20.-Qu cantidad de calor se liberara cuando 40 kg de cobrese enfran de 78 a 32 C?DatosCE = Q Q = (CE)(m)(T)Q =?m Tm = 40 kgCobreQ =(390)(40)(46)T = 46 C Q = 717600 JCE = 390 J/Kg C 71. Consulta para enviar a hugunaf2@hotmail.com, se va apromediar con la evaluacin de la actividad 4.1.-Consultar en que consisten los siguientes mecanismos detransferencia de calor:a).-Conduccinb).-Conveccinc).-Radiacin2.-Ejemplos de aplicacin de cada uno, que observes a tualrededor. 72. Problemas a resolver de la actividad 4 .21.-Un casquillo de cobre de 8 kg tiene que calentarse de 25 a140 C con el fin de expandirlo para que ajuste sobre el ejeCunto calor se requiri?22.-En una taza de cermica de 0.5 kg se sirve caf calientecon un calor especifico de 4186 J/kg C Cunto calor absorbela taza, si la temperatura se eleva de 20 a 80 C?23.-En un tratamiento trmico para darle dureza aun metal serequirieron 1200 Joule de Calor. Exprese este calor encaloras y BTU.24.-Determine la capacidad calorfica de una sustancia queabsorbe 350 Joule , y incrementa su temperatura de 15 a 50 C. 73. TEMA 2.-DILATACION DE LOS CUERPOSSiempre que aun objeto o sustancia se le aplica calor loscuerpos se expanden, y si se les aplica frio se contraen; estosson los efectos que provoca el calor a nuestro alrededor.Dilatacin lineal.Las vas del tren, las varillas de los techos, etc. Son ejemplosde dilatacin lineal. L = LO TDonde: L es el incremento en la longitud es el coeficiente de dilatacin lineal ( tabla) LO es la longitud inicial T es el cambio de temperatura ( T2 T1) 74. L = LO + LDonde:L es la nueva longitudLO es la longitud inicialL es el incremento en la longitudDilatacin superficial A= Y AO TDonde: A es el incremento de rea Y=2Y es el coeficiente de dilatacin superficial AO es el rea original T es el cambio de temperatura es el coeficiente de dilatacin lineal 75. A = AO + ADonde: A es la nueva rea AO es el rea original A es el incremento de reaDilatacin volumtrica (lquidos) V = VO T Donde:V es el incremento en su volumen es el coeficiente de dilatacin volumtricaVO es el volumen original o inicialT es el cambio de temperatura 76. V = VO + VDonde: V es el nuevo volumen VO es el volumen inicial o original V es el incremento de volumenPara los slidos = 3 77. Ejemplos de problemas de dilatacin.21.-Una tubera de hierro tiene 60 m de longitud a temperaturaambiente (20 C). Si se va a utilizar para conducir vapor (100 C). Cul ser el incremento que tuvo en su longitud y cuales su nueva longitud? DatosL = LO T Hierro LO = 60 mL = ( 1.2 X 10/ C)(60 m)(80 C) T = 80 C L =? L = 0.0576 m L =? = 1.2 x 10 / CL = LO + L L = 60 m + 0.0576 mL = 60.0576 m 78. 22.-Un disco de latn tiene un agujero de 80 mm de dimetroen su centro. Luego el disco, que tiene 23 C se coloca enagua hirviente (100 C) durante algunos minutos Cul ser elrea nueva del agujero?Datos Se calcula el coeficiente de dilatacinLatn superficial del latn con la siguiented = 80 mm formula:T = 77 CA =?Y=2 Y = (2)(1.8 X 10/ C) = 1.8 X 10/ C Y = 3.6 X 10/ CA = AO + APrimero se calcula Ay despus A 79. Pero para calcular A tenemos que calcular AO, con eldimetro que nos da el problema de 80 mm.AO = dAO = ()(80 mm) AO = 5026.54 mm44A = Y AO TA = ( 3.6 x 10/ C)( 5026.54 mm)(77 C)A = 13.93 mm A = AO + AA = 5026.54 mm + 13.93 mmA = 5040.47 mm 80. 23.-Un matraz de vidrio se llena con 50 cm de mercurio a 20 C Qu volumen se derramara si el sistema se calienta deforma uniforme a temperatura de 60 C?Se entiende que son dos materiales diferentes : el vidrio y elmercurio, por lo tanto tendrn diferente dilatacin volumtrica.Por lo tanto se tiene que calcular la dilatacin por cada materialo sustancia, y para determinar el volumen derramado secomparan y se restan. Para el vidrioVO = 50 cm=3 = (3)(0.3 x 10/ C) = 0.3 x10/ CT = 40 C = 9 x 10/ CV = VO TV = (9 X 10/ C)(50 cm)(40 C) 81. V = 0.018 cmPara el mercurioVO = 50 cmV = VO T = 1.8 x 10/ CT = 40 CV = (1.8 X 10/ C)( 50 cm)(40 C) V = 0.36 cmEl volumen derramado se calcula restando los incrementos devolumen de acuerdo a la cantidad mayor. Volumen derramado = 0.36 cm - 0.018 cmVolumen derramado = 0.342 cm 82. Problemas a resolver de la actividad 525.-Una placa cuadrada de cobre que mide 4 cm por lado a 20 C se calienta hasta 120 C Cul es el incremento de rea dela placa de cobre?26.-Un trozo de tubo de acero tiene 8 m de largo a 20 CQu incremento de longitud tendr cuando se caliente a 90 C?27.-Un matraz Prex (vidrio) tiene un volumen interior de 600 mla 20 C A que temperatura el volumen ser de 603 ml?28.-Un orificio circular en una placa de acero tiene un dimetrode 20 cm a 27 C A que temperatura se tendr que calentar laplaca para que el rea del orificio sea de 314 cm 83. 29.-Cul es el incremento de volumen en 16 litros de alcoholetlico cuando la temperatura se incremente en 30 C?30.-Si 200 cm de benceno llenan exactamente una taza dealuminio a 40 C y el sistema se enfra a 18 C Cuntobenceno ( a 18 C) puede agregarse a la taza sin que sederrame? 84. TEMA 3.-CALOR CEDIDO Y CALOR GANADOAqu son aplicaciones de los mecanismos de transferencia decalor: conduccin, conveccin y radiacin a problemascotidianos.Trabajo para entregar a mano para evaluar actividad 6:Definiciones de calor cedido y calor ganado.Ejemplos en donde se puedan aplicar estas definiciones (ejemplos tericos). 85. BLOQUE 3.-COMPRENDELAS LEYES DE LAELECTRICIDADTEMA 1.-ELECTRICIDAD: ANTECEDENTES HISTORICOSY CONCEPTOS.TEMA 2.-LEY DE COULOMBTEMA 3.-LEY DE OHM 86. TEMA 1.-ELECTRICIDAD: ANTECEDENTES HISTORICOSY CONCEPTOS.Trabajo para entregar a mano para la actividad 7:1.-Desarrollo histrico de la electricidad desde sus inicioshasta ahora, incluyendo a sus inventores.2.-Definiciones de: a).-Electrn b).-Neutrn c).-Protn d).-Resistencia e).-Circuito elctrico f).-Electrosttica g).-Electrodinmica h).-Carga elctrica3.-Formas para electrizar los cuerpos4.-Biografia de Tales de Mileto. 87. TEMA 2.-LEY DE COULOMBDicha ley dice lo siguiente:La fuerza de repulsin o atraccin entre dos cuerpospuntuales es directamente proporcional al producto de las 2cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distanciaque los separa. +F -r 88. F=K Q1 Q2rDonde:F es la fuerza de atraccin o repulsin (N)K es la constante de proporcionalidad o de coulomb ( 9 x 10N m/C)Q1 Y Q2 son la cargas de los iones (Coulomb) (C)r es la distancia que los separa ( m) 89. Ejemplos de la ley de Coulomb.24.-Tres cargas: Q1= +4 X 10 C, Q2= -6 X10 C y Q3= -8X10 C, estn separadas como se muestra en la figura Cules la fuerza resultante sobre Q3 debida a las otras cargas? Q1 +10 cm6 cm F13--F23 8 cm Q2Q3 90. Primero se sacan F13 y F23 con los valores indicados en lafigura. Para F13r13= 10 cm = 0.1 mF13 = K Q1 Q3 = (9 X 10) (4 X 10)(-8 X 10C)r13(0.1)F13= - 2.88 X 10 N Para F23r23 = 8 cm = 0.08 m F23= K Q2 Q3 = (9 x10)(-6 x10)(-8 x 10) r23 (0.08) 91. F23 = 6.75 x 10 NComo una fuerza F13 esta en diagonal, tiene un ngulo conrespecto al eje x negativo, y tenemos que determinarlo. F13 Sin = CO= 6H10=? Sin = 0.6X = Sen 0.6 = 36.86Y despus se descomponen las fuerzas en sus componentesen x y y, para despus sacar la fuerza resultante. 92. FUE MAGNITUFXFYRZA DF13 - 2.88 X 36.86 =(-2.88 X = (-2.88 X10 N 10)(Cos36.86) 10)(Sen36.86) = - 2.30 X 10N= - 1.72 X 10 NF23 6.75 X 0 =(6.75=(6.7510 N X10)(Cos0)X10)(Sen0) = 6.75 x 10 N =0N FX = 4.45 X 10 N FY = - 1.72 X 10 N 93. Despus se aplica la formula para determinar la fuerza resultante:FR = (FX) + (FY)FR = (4.45 X 10 N ) + (- 1.72 X 10 N)FR = 4.77 X 10 N 25.-Dos cargas Q1 = - 8 X 10 C y Q2 = 12 x 10 C, se encuentran separadas una distancia de 12 cm Cul es la fuerza resultante sobre una carga Q3 = - 4 x10 C ubicada a la mitad de las primeras 2 cargas? Q1 Q3 Q2 F13 F23 94. Para F13:r13 = 6 cm = 0.06 mF13 = K Q1 Q3(9 x 10) (- 8 x 10)(- 4 x10) =(0.06)r13F13 = 80 NPara F23:r23 = 6 cm= 0.06 mF23 = K Q2 Q3(9 x 10) (12 x 10)(- 4 x10) =(0.06)r23F23 = - 120 N 95. Como ninguna fuerza tiene ngulo, se hace la suma o resta demanera aritmtica, respetando el sentido que tenga cadafuerza en el plano coordenado.Como las 2 fuerzas quedan con sentido a la derecha del ejex, las dos tienen signo positivo para determinar la fuerzaresultante. FR = 80 N + 120 N FR = 200 N 96. Campo elctrico y su intensidad.El campo elctrico asociado a una carga aislada o a unconjunto de cargas es aquella regin del espacio en donde sedejan sentir sus efectos. 97. E= F QDonde:E es la intensidad del campo ( N/C)Q es la magnitud de carga colocada en el campo (C) E = KQrr es la distancia a la cual se pone la carga 98. Ejercicios de intensidad de campo elctrico.26.-Una carga de 8 x 10 C se ubica a 80 mm a la derecha deuna carga de 4 x 10 C. Determine la intensidad de camposobre A que se encuentra en el punto medio.A 4 x 10 N8 x 10 NSe entiende que los campos ejercidos por las 2 cargas afectanal punto A, entonces se tiene que determinar el campo de quecada carga sobre dicho punto. 99. Primero se calcula el campo ejercido por la carga de 4 x 10 Csobre el punto A, sabiendo que r es igual a 40 mm o sea 0.04 m. E1 = K Q = (9 x 10)(4 x10) (0.04) = 22500 N/C rDespus se calcula el campo ejercido por la carga de 8 x 10 Csobre el punto A, sabiendo que r es igual a 40 mm o sea 0.04 m.E2 = K Q = (9 x 10)(8 x10) = 45000 N/Cr(0.04) Como son 2 campos, se tiene que sacar el campo resultante, y para sacarlo se tiene que determinar la direccin de cada campo y el resultado se determina sumando o restando. 100. E1 E2- A +El campo resultante es:ER = E2 E1 = 45000 - 22500ER= 22500 N/C 101. 27.- Dos cargas iguales de signos opuestos estn separadas poruna distancia de 60 mm. El campo resultante en el punto medioes de 4 x10 N/C Cul es la magnitud de cada carga? Datos ER = K Q Q1=Q2=Q =?r r = 30 mm = 0.03 mSe despeja Q ER = 4 X10 N/C Q = ER r =(4 x 10)(0.03)K (9x 10)Q = 4 X10 C Y como son cargas iguales se divide entre 2 y es el resultado:Q1 = 2 X10 CQ2 = - 2 X10 C 102. 28.-Una carga de 2 micro coulomb (mc) colocado en un puntoP en un campo elctrico experimenta una fuerza descendentede 8 x10 N Cul es la intensidad del campo en ese punto?Como solo nos da la fuerza F y la carga q , se utiliza la formulaque tiene esos datos. E= F = 8 x10 NE = 400 N/Cq 2 X10 C 103. Problemas a resolver de la actividad 831.-Una carga de 3 mc colocada en el punto A experimentauna fuerza de 6 x10 N Cul es la intensidad de campo en elpunto A?32.-Cul es la separacin de dos cargas de- 4 mc si lafuerza de repulsin entre ellas es de 200 N?33.-Una carga de + 64 mc esta colocada a 30 cm a la izquierdade una carga de + 16 mc Cul es la fuerza resultante sobreuna carga de 12 mc localizada exactamente 50 cm debajo dela carga de + 16 mc?34.-Dos cargas puntuales se atraen inicialmente entre si conuna fuerza de 600 N. Si su separacin se reduce a un terciode su valor inicial Cul es la nueva fuerza de atraccin? 104. 35.-La fuerza de repulsin entre dos esferas de medula desauco es de 60 x10 N. Si cada medula de sauco tiene unacarga de 8 x 10 C Cul es la separacin entre ellas?36.-Tres cargas puntuales q1 = + 8 x10C, q2= - 4 x10 C yq3 = + 2 x10 C; se colocan en las esquinas de un trianguloequiltero que mide 80 mm por cada lado Cul es la fuerzaresultante sobre la carga de + 8 x10?37.-Con los datos del problema 36, calcule el campo elctricoresultante sobre un punto P ubicado a la mitad de las cargasq1 y q3. 105. TEMA 3.-LEY DE OHMEsta ley dice lo siguiente:La corriente que circula por un conductor dado esdirectamente proporcional a la diferencia de potencial entre suspuntos extremos. R= VOV=IRI Donde:Ley de Ohm R es la resistencia (ohm)() I es la corriente (amperes)(amp) V es la diferencia de potencial o voltaje (volts)(V) 106. Se denomina resistencia al elemento elctrico con dos polosque esta inserto en un circuito para ofrecer oposicin al flujode corriente.Estos son los smbolos mas comunes de la resistencia. 107. En un circuito en serie las resistencias se colocan una seguidade la otra de tal modo que la corriente deber fluir primero poruna de ellas para llegar a la siguiente, esto implica que el valorde la resistencia total del circuito sea la suma de todas ellas 108. En un circuito en paralelo las resistencias se colocan segn seindica en el siguiente grafico, de esta manera la corrienteelctrica llega a todas las resistencias a la vez, aunque laintensidad de la corriente es mayor por el resistor de menorvalor. 109. Ejercicios para el calculo de resistencias.29.-Del siguiente circuito determine la resistencia equivalente:R1= 4 , R2= 8 , R3 = 5 , RX = 10 Y V = 12 Volt 110. Se ve claramente que es un sistema de resistencias en seriey se aplica la formula indicada para el caso. Rt = R1 + R2 + R3 + + RX Rt = 4 + 8 + 5 + 10 Rt = 27 111. 30.-Del siguiente circuito determine la resistencia equivalente: 112. Este circuito esta conectado en paralelo, porque si te fijasestn todos los extremos de las resistencias al signo negativo ylos otros extremos al signo negativo, y se aplica la formulacorrespondiente.1 = 1 +1 1RtR1 R2 +R31= 1 + 1 + 1Rt 5 1020 1 =7 Rt 20 Rt 20 =17 Rt = 2.85 113. Nota: cuando sean sistemas mixtos, o sea que tengan enun solo circuito resistencias en serie y paralelo, seempiezan a resolver del extremo contrario de donde seencuentra el voltaje (V). 114. 31.-Del siguiente circuito determine la resistencia equivalente R1= 7 R2= 4 -R4= 10 R3= 5 R5= 1 +En este circuito se va a empezar de derecha aizquierda, primero nos fijamos en las resistencias 4 y 5, y nosfijamos que estn conectadas en serie, por lo tanto tenemosque determinar una resistencia equivalente entre estas dos. 115. R45 = R4 + R5R45 = 10 + 1 R45 = 11 R1 = 7R2= 4 R45= 11 R3= 5 Ahora tenemos la resistencia 3 y la resistencia 45 estnconectadas en paralelo. 116. 1 = 1 + 1 1 = 1 + 1R345 R3R45R345 5 11 1 = 16R345 = 55R345= 3.4 R345 55116 R1 = 7 R2= 4 R345= 3.4 117. Y las ultimas 3 resistencias que quedan en el circuito estn enserie y se resuelve con la formula indicada.R12345 = R1 + R2 + R345R12345 = 7 + 4 + 3.4R12345 = 14.4 La resistencia equivalente Rt es igual a la resistencia R12345.Rt = 14.4 118. 32.-Del problema 31 determine la intensidad de corrientesuponiendo que se le aplica un voltaje de 24 v.V=IRY se despeja la II=V R =Rt= 14.4 R V = 24 VI = 2414.4I = 1.66 amperes 119. Problemas a resolver de la actividad 938.- De las siguientes figura determine la resistencia equivalente.LAS FIGURAS VIENENA CONTINUACION. 120. 39.- De la siguiente figura determine la resistencia equivalentey la intensidad de corriente suponiendo que estn conectadosa una toma de corriente de 12 v. 121. BLOQUE 4.-RELACIONA LA ELECTRICIDAD Y ELELECTROMAGNETISMO.TEMA 1.-ELECTROMAGNETISMO:DESARROLLOEIMPORTANCIA.TEMA 2.-TIPOS DE IMANES Y SUS INTERACCIONESMAGNETICAS.TEMA 3.-CAMPO MAGNETICO Y FUERZA MAGNETICA. 122. TEMA 1.-ELECTROMAGNETISMO: DESARROLLOEIMPORTANCIA.Trabajo que se va a elaborar para evaluar la actividadnumero 10 :1.-Los antecedenteshistricos del desarrollo delelectromagnetismo a travs de la historia.2.- La biografa y todos los inventos de los siguientespersonajes:Hans Cristian OerstedMichel FaradayAndr-Marie AmpereGeorge Simn OhmJames Clerk MaxwellAlexandro Volta 123. TEMA 2.-TIPOS DE IMANES Y SUS INTERACCIONES MAGNETICAS.Trabajo que se va a elaborar para evaluar la actividadnumero 11 :1.-Tipos de imanes que existen y como se obtienen.2.-El diagrama de un imn y todas sus caractersticas.3.-Interacciones entre los imanes (cual es el comportamientode los imanes). 124. TEMA 3.-CAMPO MAGNETICO Y FUERZA MAGNETICA.Campo magntico.DEFINICION:rea que se ve afectada por perturbaciones magnticasgeneralmente el creado por imanes y en las proximidades deestos.Es una regin del espacio en la que una carga elctrica puntualde valor q y que se desplaza a una velocidad v , sufre unafuerza perpendicular y proporcional a la velocidad, y a unapropiedad del campo, llamada induccin magntica, en esepunto:F=qvB 125. La existencia de un campo magntico se pone en evidenciapor la propiedad localizada en el espacio de orientar unmagnetmetro (laminilla de acero imantado que puede girarlibremente). La aguja de una brjula, que pone en evidenciala existencia del campo magntico terrestre, puede serconsiderada un magnetmetro.Una brjula apunta en la direccin Norte - Sur por tratarsede una aguja imantada inmersa en el campo magnticoterrestre: desde este punto de vista, la Tierra se comportacomo un imn gigantesco y tiene polos magnticos, loscuales, en la actualidad, no coinciden con los polosgeogrficos. 126. El Polo Sur Magntico se encuentra a 1800 kilmetros del PoloNorte Geogrfico. En consecuencia, una brjula no apuntaexactamente hacia el Norte geogrfico; la diferencia, medidaen grados, se denomina declinacin magntica. La declinacinmagntica depende del lugar de observacin, por ejemploactualmente en Madrid (Espaa) es aproximadamente 3oeste. El polo sur magntico est desplazndose por la zonanorte canadiense en direccin hacia el norte de Alaska.El origen del campo terrestre permanece an sin unaexplicacin definitiva, si bien la teora comnmente aceptadaes la generacin del campo magntico por el Efecto Dinamo.Esta teora muestra como un fluido conductor en movimiento(como es el magma terrestre) puede generar y mantener uncampo magntico como el de la tierra. 127. LNEAS DE CAMPO MAGNTICO:Del mismo modo que el campo elctrico E puederepresentarse mediante lneas de campo elctrico, tambin elcampo magntico B puede ser representado mediante lneasde campo magntico. En ambos casos, la direccin del campoviene indicada por la direccin de las lneas de campo, y lamagnitud del campo por su densidad. Existen, sin embargo,dos importantes diferencias entre lneas del campo elctrico ylneas de campo magntico:1. Las lneas de campo elctrico poseen la direccin de lafuerza elctrica sobre la carga positiva, mientras que las lneasde campo magntico son perpendiculares a la fuerzamagntica sobre una carga mvil. 128. 2. Las lneas de campo elctrico comienzan en las cargaspositivas y terminan en las cargas negativas; las lneas decampo magntico forman circuitos cerrados. Con los polosmagnticos aislados aparentemente no existen, no hay puntosen el espacio donde las lneas de campo magntico comienceno terminen.Vamos a ver un par de figuras donde se muestran las lneas decampo, tanto fuera como dentro de una barra imanada:En la primera figura, vemos las lneas de campo magnticodentro y fuera de una barra magntica. Las lneas emergerandel polo norte y entraran en el polo sur, pero carecen deprincipio y fin. En su lugar forman circuitos cerrados. 129. En esta segunda figura, vemos las lneas de campo magnticoque son exteriores a una barra imanada, visualizadas porlimaduras de hierro. 130. Solenoide.Un solenoide consiste en un devanado de muchas vueltas dealambre, enrolladas en forma helicoidal , la induccinmagntica en el interior de un solenoide esta dada por:B=NI LDonde: r = B es la induccin magntica (Tesla)(T)o es la permeabilidad magnticaN es el numero de espiras o vueltasI es la corriente (amperes)(A)L es la longitud del solenoide (metros)(m)r es la permeabilidad relativao es la permeabilidad del espacio libre. 131. o = 4 x 10 T m/AUn alambre enrollado y cuya longitud es por lo general mayorque su dimetro se conoce como solenoide.Cuando sea un material no magntico, la permeabilidadmagntica por definicin es igual a o. 132. Ejemplos de problemas de solenoides.33.-Un solenoide de 30 cm de longitud y 4 cm de dimetrotiene un devanado de 400 vueltas de alambre enrolladasestrechamente en un material no magntico. Si la corriente enel alambre es de 6 amperes, calcule la induccin magntica alo largo del centro del solenoide.DatosComo la formula estaL = 30 cm = 0.3 m B=NI L directa se procede ad = 4 cm = 0.04 msustituir los datos.N = 400 vueltasNo magnticoB = ( 4 x10 )(400)(6) = o = 4 x10 T m/amp (0.3)I = 6 ampB= ?B = 0.010 T 133. 34.-Un solenoide se construye con un devanado de 500vueltas de alambre en un ncleo de hierro de 20 cm. Lapermeabilidad relativa del hierro es de 13000 Qu corrientese requiere para producir una induccin magntica de 0.5 T enel centro del solenoide?DatosB=NI Se despeja la IN = 500 vueltas LL= 20 cm= 0.2 mr = 13000 I=LBI =? NB = 0.5 TPara la formula tenemos que conocer y el problema solo nosda r; y tenemos que calcularla con la formula que tenemosque relaciona estas dos variables. 134. r = Se despeja y se calcula. o = r o = (13000)(4 x 10) = 0.016 T m/ampY se sustituye para determinar la corriente. I=LB I=(0.2)(0.5) N(0.016)(500) I = 0.0125 amp 135. Espira circular. La induccin magntica en el centro de una espira circular de radio r que transporta una corriente I se calcula con:B=IDonde: 2r B es la induccin magnticaI es la corrienter es el radio ( m) Bobina.La induccin magntica en el centro de una bobina es: Donde: B=NI B es la induccin magntica (Tesla)(T) 2r es la permeabilidad magntica N es el numero de espiras o vueltas I es la corriente (amperes)(A) R es el radio(m) 136. Ejemplos de problemas de espiras circulares y bobinas.35.-Una bobina circular con 40 vueltas de alambre en el airetiene 6 cm de radio y esta en el mismo plano de la hoja Qucorriente deber pasar por la bobina para producir unadensidad de flujo de 2 mT en su centro?DatosN = 40 vueltasB=NISe despeja la Ir = 6 cm= 0.06 m2rI =?B = 2 x 10 TI=2rB Se sustituyen datos = o No= 4 x 10 T m/ampI = (2)(0.06)(2 X10) ()(4 X10)(40)I = 4.77 amp 137. 36.-Una espira circular de 240 mm de dimetro conduce unacorriente de 7.8 amp. Si la sumergimos en un medio depermeabilidad relativa de 3 Cul ser su induccin magnticaen el centro?Datos B=Id = 240 mm = 0.24 m 2rr = 3B =?Tenemos que calcular :o = 4 x10 T m/amp r = = r o = (3)(4 x10)o = 3.76 x10 T m/amp 138. B=I2rSolo falta saber el radio r, y sabemos que el dimetro es iguala 2 veces el radio, lo calculamos. d=2r r=d r = 0.24 m r = 0.12 m2 2 B=IB = (3.76 X10)(7.8) 2r(2)(0.12)B = 0.1222 X10 T 139. Problemas a resolver de la actividad 12:40.-Una bobina tiene 60 vueltas y 75 mm de radio Qucorriente deber existir en la bobina para que se produzca unadensidad de flujo de 300 mT en el centro de la bobina?41.-Un solenoide tiene 40 cm de longitud y 5 cm de radio,cuando pasa una corriente a travs de el produce unadensidad de flujo de 4 x10 T Cuntas vueltas tendr elalambre?42.-Un solenoide de 20 cm de longitud y 220 vueltas conduceuna corriente de 5 amp Cul tendr que ser la permeabilidadrelativa del ncleo para producir una densidad o induccinmagntica de 0.2 T? 140. 43.-Una espira circular de 6 cm de dimetro lleva una corrientede 5 amp y si produce una densidad de induccin magnticade 6 x10 T Cul es su permeabilidad magntica?44.-Una bobina de 25 vueltas y 20 cm de dimetro es recorridapor una corriente de 2 amp, si tiene una permeabilidad relativade 0.004 T m/amp Qu induccin magntica producir en elcentro de la bobina?45.-Un solenoide de 50 cm de largo tiene 70 vueltas dealambre Qu corriente se requiere para producir unainduccin magntica de 4 x10 T? 141. Consulta para enviar a www.hugunaf2@hotmail.com parapromediar con la evaluacin de la actividad 12.1.-Definicion de corriente continua2.-Definicion de corriente alterna3.-Funcionamiento de un generador elctrico4.-Funcionamiento de un motor elctricoNota: se tienen que incluir dibujos y graficas para cada puntoconsultado. 142. Bibliografa:Libro: Fsica: conceptos y aplicaciones.Autor: Paul E. TippensEditorial: Mc Graw HillLibro: Fsica 2Autor: J. Antonio Sandoval Espinoza Alejandro Cortes JurezEditorial: Progreso.Libro: Fsica ModernaAutor: H. E. WhiteEditorial: Uthea 143. Algunas paginas electrnicas.www.fisicanet.comwww.itescan.edu.mxEnciclopedia Encarta. 144. Esperando que toda la informacin dada a los estudiantes ytodas las actividades realizadas hayan servido a su desarrollointelectual y por consiguiente como una herramienta a utilizaren la vida.Porque todo conocimiento adquirido ayuda a tener otro puntode vista mas critico, es decir que se le busca una razn atodo lo que ve alrededor de nuestro entorno.