1. Generador de marcas - IES Castilblanco de los Arroyos | …€¦ · · 2011-03-31Calcula la...

E S T U D I O D E L M O V I M I E N T O11. Generador de marcas

Con un generador de marcas como el que aparece en la página 34 del Libro del alumno, hemosobtenido las siguientes cintas de papel:

Actividadesa)

La distancia entre las marcas es la misma, es decir, la velocidad es constante y no hayaceleración. Calcula la velocidad sabiendo que el tiempo que ha transcurrido entre cada dosmarcas es de 0,02 s.

b)

La distancia entre las marcas se incrementa; se trata de un movimiento rectilíneouniformemente acelerado. Calcula la aceleración.

c)

La distancia entre las marcas disminuye; se trata de un movimiento rectilíneo uniformementeretardado. Calcula su aceleración.

d) ¿Qué movimientos se identifican en estas marcas?

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I N T E R A C C I O N E S E N T R E L O S C U E R P O S21. La ley de los muelles

Experimento 1Podemos calibrar un resorte de acero según el siguiente procedimiento:

1. Lo suspendemos por un extremo y colgamos del otro un platillo.

2. Anotamos la longitud del resorte con el platillo vacío.

3. Vamos cargando el platillo con pesas cada vez mayores y anotamos los alargamientos pro-ducidos en cada experiencia.

Tras realizar el experimento obtenemos los resultados siguientes:

ActividadesDemuestra que las fuerzas y los alargamientos son magnitudes proporcionales.

Halla la constante de proporcionalidad.

¿Cuál es el significado de esta constante?

Experimento 2Para graduar un resorte suspendemos del extremo libre pesas de valor conocido. Los resulta-dos que obtenemos al realizar el experimento son los siguientes:

ActividadesDibuja la gráfica de los alargamientos y calcula en ella el peso en N que produce un alargamiento de 190 mm y la longitud del resorte si se le cuelga un peso de 150 N.

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Pesos (N)

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Pesos (N)

Longitud del resorte (mm)

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I N T E R A C C I O N E S E N T R E L O S C U E R P O S22. Acción y reacción

Realiza los experimentos siguientes y responde a las cuestiones que se plantean.

ActividadesSujeta una arandela o un clavo, como se indica en la figura, ofíjala sobre la superficie de la mesa.

Tira de la arandela con un dinamómetro hasta que esteindique un determinado valor, F. Anota este valor.

a) ¿Qué fuerza imprime el muelle sobre el clavo?

b) ¿Qué principio de la dinámica se cumple?

Enlaza los dinamómetros como se muestra en la figura.

Para producir el mismo alargamiento en el muelle deldinamómetro A, ¿qué fuerza debe marcar el dinamómetro B?

Acerca un imán a un trozo de hierro. Si el imán atrae al hierro con una fuerza de 12 N, ¿cuál es el módulo de la fuerza con que el hierro atrae al imán?

¿Cómo son la dirección y el sentido de ambas fuerzas? ¿Por qué no se anulan mu tuamente?

Moverse en el espacio no es problema si se tiene una roca a mano. Describe lo que sucede cuando el astronauta empuja la roca con su pie.

Explica por qué el astronauta se aleja menos de la línea de separación que la roca, teniendo en cuenta que su masa es mucho mayor que la de la roca.

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dinamómetroA

dinamómetro B dinamómetro A


I N T E R A C C I O N E S E N T R E L O S C U E R P O S23. El centro de gravedad y el equilibrio

de los cuerposActividades

Coge un lápiz o un bolígrafo y colócalo sobre tu dedo extendidode forma que se mantenga en equilibrio.

Habrás localizado de este modo su centro de gravedad.

El centro de gravedad se comporta como si todo el peso delcuerpo estuviera concentrado en ese punto.

Recorta una figura plana en cartulina o cartón y localiza sucentro de gravedad . Suspende esta figura por un punto situadopor encima del centro de gravedad. ¿Qué sucede? Anota tusobservaciones.

Suspende de nuevo la figura por un punto situado por debajo del centro de gravedad.

¿Qué ocurre ahora? Anota tus observaciones.

Repite el experimento anterior sujetando la figura por el centro de gravedad. ¿Qué sucede en estecaso? Anota tus observaciones.

Coloca una esfera sobre una superficie cóncava. ¿Cómo es el equilibrio?

Coloca una esfera sobre una superficie convexa. ¿Cómo es el equilibrio?

Coloca una esfera sobre una superficie plana. ¿Cómo es el equilibrio?

¿En cuál de las tres situaciones anteriores el centro de gravedad ocupa la posición más bajaposible?

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M O V I M I E N T O C I R C U L A R Y G R A V I T A C I Ó N U N I V E R S A L31. Rotaciones y giros

Fíjate en las siguientes ilustraciones:

a) ¿Qué se necesita para girar esta tuerca?

b) ¿Se gira más fácilmente la tuerca con la ayuda deuna llave inglesa?

c) ¿Se giraría mejor con una llave inglesa más larga?

Observa que se puede aumentar el efecto de giro deuna fuerza de dos maneras:

1. Aumentando la intensidad de la fuerza.

2. Aplicando la fuerza más lejos del punto de giro.

Actividades¿Cuál de estas fuerzas provoca un momento ¿Dónde debe estar situado el fulcro o punto mayor? de apoyo para que la barra esté en equilibrio?

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a)

Esta fuerza produce un momento horario de 9 N � m Esta fuerza produce un momento antihorarioalrededor del punto O. de 9 N � m alrededor del punto O.

Ambos momentos son iguales, pero sus sentidos de giro son opuestos.

b) En este balancín hay dos momentos. El niño provoca un momento de giro antihorario de:

momento� 300 N� 2 m� 600 N � m

La niña provoca un momento de giro horario de:

momento� 200 N� 3 m� 600 N� m

Los dos momentos son iguales y sus efectos de giro seanulan. Así, se dice que los momentos están equilibradoscuando la suma de los momentos en sentido horario esigual a la suma de los momentos en sentido antihorario.

Ejemplos

O3 m

3 N O3 m

3 N

El efecto de giro de una fuerza se llama momento de una fuerza y se calcula así:momento � fuerza� distancia al punto de giro

Los momentos pueden ser horarios o antihorarios, según produzcan un giro en el mismo sentido de lasagujas del reloj o en sentido contrario.

300 N

200 N

2 m 3 m

3 N

2 m0a.

5 N

1 m0b.

3 m0c.

3 N 12 N

0,5 m0d. 1 m

6 N4 N6 m


F U E R Z A S E N L O S F L U I D O S41. El principio de Pascal

Algunas máquinas utilizan líquidos a presión para transmitir fuerzas de un lugar a otro. Estetipo de máquinas reciben el nombre de hidráulicas. Los frenos de los coches son hidráulicos.En el esquema siguiente se muestra el principio básico de su funcionamiento.

ActividadesLa fuerza que se ejerce sobre el pistón A, unido al pedal de freno del coche, es de 10 N y la superficie del pistón es 0,01 m2. ¿Qué presión se está ejerciendo sobre el pistón?

Esta presión se transmite a través del líquido de frenos y alcanza al pistón B, que está unido a las zapatas de los frenos. Si la superficie de las zapatas es 0,04 m2, ¿qué fuerza se ejerce sobreellas?

¿En qué relación están las áreas de los dos pistones?

¿En qué relación están las fuerzas que actúan en ambos pistones?

¿Cómo es la presión que se ejerce en los dos pistones?

Escribe una expresión matemática que relacione las fuerzas y las áreas sobre las que actúan.

¿Cuál es la misión del líquido de frenos?

¿Qué otros mecanismos hidráulicos conoces?

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10 N

área � 0,01 m2

área � 0,04 m2

disco sujetoa la rueda

área del pistón

área del pistónfuerza sobreel pedal defreno

líquido de frenos

pivote

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F U E R Z A S E N L O S F L U I D O S42. Los hemisferios de Magdeburgo

Los hemisferios de Magdeburgo se utilizan para demostrar la existencia de la presión atmosférica.

El aparato consiste en dos hemisferios huecos cóncavos de cobre, uno de los cuales tiene unallave en la que se puede ajustar una máquina neumática. Las dos piezas encajan perfecta-mente entre sí formando una esfera. Cuando los hemisferios están llenos de aire estos se sepa-ran sin el menor esfuerzo.

Si aplicamos la bomba neumática a la llave, a medida que vayamos extrayendo aire del interiorde los hemisferios, encontraremos mayor dificultad para separarlos, llegando a ser realmentedifícil conseguirlo.

Otto von Guericke realizó en el año 1654, ante la Dieta Imperial de Ratisbona, la demostraciónde los hemisferios de Magdeburgo. Dos hemisferios huecos de bronce estaban encajados y con unabomba se extraía el aire de la esfera resultante. Se intentó separarlos con la ayuda de dos recuas deocho caballos, tirando cada una de ellas en una dirección opuesta, sin que pudieran separar lasdos mitades. Cuando se insufló aire en su interior, los hemisferios se desprendieron solos.

Actividades¿Por qué los hemisferios se separan fácilmente cuando están llenos de aire?

¿Por qué no se pueden separar los hemisferios cuando se hace el vacío en su interior?

¿Qué ocurre si dejamos entrar aire de nuevo en el interior de los hemisferios?

Unos hemisferios de Magdeburgo tienen un diámetro de 56 cm. Suponiendo que la presiónatmosférica media es 1,013 � 105 Pa, calcula la fuerza requerida para separarlos si previamente se ha hecho el vacío en su interior.

Determina la fuerza que deben ejercer los caballos que tiran de los hemisferios para podersepararlos si estos tienen un radio de 1 m.

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F U E R Z A S E N L O S F L U I D O S43. Previsión del tiempo: borrascas

y anticiclonesA nivel del mar, la presión tiene un valor promedio de unos 1 013 mb, por lo que las presionessuperiores e inferiores a este valor se denominan, respectivamente, altas y bajas.

Si se trasladan a un mapa los valores de la presión atmosférica, medida simultáneamente en mul-titud de estaciones meteorológicas, se observa que su distribución no es del todo irregular, ya quela presión es alta en zonas extensas, llamadas anticiclones, y baja en otras, que se conocen comociclones o borrascas. La formación de estas zonas es debida a la temperatura desigual de laatmósfera: si el aire está caliente, se dilata y asciende dejando tras de sí una zona de baja presión;y si el aire está frío, es más denso, por lo que desciende provocando zonas de altas presiones.Estos mapas se denominan meteorológicos y se utilizan en la previsión del tiempo climático.

Las líneas que unen los puntos de igual presión se llamanisóbaras. En los mapas meteorológicos se suelen trazar conun intervalo de 4 mbar. Observa que las isóbaras correspon-dientes a los anticiclones son de forma regular y se indicanen los mapas con una A. Las isóbaras que corresponden a lasborrascas se cierran alrededor de las bajas presiones, sonmuy irregulares, presentan cambios bruscos de curvatura yse señalan en los mapas con una B. Los anticiclones y lasborrascas no están inmóviles, sino que se desplazan y cam-bian de forma.

En una zona donde la presión es baja, una borrasca atraerá el aire de las regiones próximas dondela presión es más alta, pero debido a la desviación producida por la rotación de la Tierra, el airecirculará alrededor del centro de bajas presiones en sentido antihorario en el hemisferio norte,y en sentido horario en el hemisferio sur. En estas zonas ciclónicas, donde convergen y contactanmasas de aire de origen diverso, el tiempo es, en general, inestable. Por ello, un descenso conti-nuado del barómetro anuncia la llegada de una borrasca y, por tanto, un empeoramientodel tiempo.

Alrededor de un área de altas presiones, el aire se desplazará hacia las zonas quetengan una presión inferior, girando en el sentido de las agujas del reloj. Comolas corrientes de aire son divergentes, no se produce el contacto entre masas deaire heterogéneas y, por consiguiente, el tiempo es bueno. De lo anterior se deduceque el aire se desplaza desde las zonas de alta presión hasta las zonas de baja presión,originando las corrientes de vientos.

El estado físico de la atmósfera se determina midiendo la presión, la temperatura, lahumedad, la velocidad y la dirección del viento en diversos puntos, tanto en superficie comoen altura. El análisis de los resultados demuestra que existen enormes masas de aire con carac-terísticas homogéneas. Se distingue entre masas de aire frío, cuya temperatura es inferior a la

de la superficie sobre la que avanzan, y masas de aire caliente, cuya temperaturaes superior a la de la superficie sobre la que se desplazan. Una superficie frontales la región de separación entre dos masas de aire distintas, y su intersección

con la superficie terrestre constituye un frente.

En un frente cálido, el aire caliente domina al aire fríoque está delante de él y forma nubes que frecuente-mente originan lluvias regulares y prolongadasdelante de la superficie del aire cálido.

En el frente frío, el aire frío obliga al aire caliente aelevarse por delante del frente, lo que producenubes y rachas de lluvia.

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1 012 mb1 008 mb

A

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frente frío frente cálido


F U E R Z A S E N L O S F L U I D O S44. Borrascas y anticiclones

CONTAMINACIÓN Y CLIMA

Borrascas y anticiclones

La atmósfera es la envoltura gaseosa que rodea la Tierra. Está formada por una serie de capas.La inferior o troposfera es la capa en la que se producen todos los fenómenos meteorológi-cos. Su grosor varía desde menos de 10 km cerca de los polos hasta 20 km en los trópicos. Enla troposfera, la temperatura disminuye regularmente con la altura, aunque de forma unifor-me, mientras que en la capa superior o estratosfera la temperatura es constante o aumentacon la altura. Pese a constituir la capa de menor espesor, la troposfera contiene el 75 % delaire atmosférico, ya que, cerca de la superficie, el aire es más denso que en las capas supe-riores.

La utilización de los barómetros puso de manifiesto la relación existente entre la presión atmos-férica y el clima. Si se sitúan sobre un mapa los valores de la presión atmosférica, medida simul-táneamente en varias estaciones, se observa que la distribución de esos valores no es del todoirregular.

Así, la presión es alta en zonas extensas, llamadas anticiclones, y baja en otras a las que sedenomina borrascas. Si se trazan las isobaras o líneas que unen los lugares de igual presiónatmosférica, se observa que las correspondientes a los anticiclones son de forma bastante regu-lar, mientras que las que rodean zonas de bajas presiones son muy irregulares y presentan cam-bios bruscos de curvatura.

El aire se desplaza desde las zonas de altas presiones hasta las de bajas presiones. Las borrascasatraen el aire de las regiones próximas, donde la presión es más alta. En estas zonas entran encontacto masas de aire de características muy distintas (temperatura, grado de humedad…), loque origina el mal tiempo. Por el contrario, al llegar a una zona de altas presiones, el aire sedesvía hacia las que tienen una presión inferior. No existe contacto entre masas de aire dife-rentes y, por lo general, el tiempo es bueno.

Puesto que cerca de la superficie de la Tierra los vientos se desplazan hacia fuera del anticiclón,el aire situado en los niveles altos sobre el centro del anticiclón desciende lentamente para ocu-par su lugar. Este descenso está asociado con la disolución de las nubes y la existencia de cielodespejado.

La contaminación atmosférica y los cambios de temperatura

Los meteorólogos, que estudian el movi-miento de las masas de aire, fueron los pri-meros en observar que la contaminaciónatmosférica no tiene fronteras. El viento,cuya velocidad y dirección dependen de lasvariaciones de la temperatura en la atmósfera,asegura la dispersión de los contaminantesde forma bastante eficaz.

No obstante, esta dispersión natural de con-taminantes puede verse impedida por loque se denomina inversión térmica, queconsiste en el aumento anormal de la tem-peratura con la altitud. La presencia de unacapa de aire caliente a cierta altura impideque ascienda la capa de aire frío que haydebajo.

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la temperaturadisminuye

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300 m nivel de inversión

radiación queenfría las capas

bajas

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alti

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300 m

emisión decalor urbano

capa de humo

la temperaturaaumenta

la temperaturadisminuye

En el campo, al final de la noche, el suelo se enfría rápidamente y las capas de aire próximas a él también; la temperatura del aireaumenta al ascender.

En las ciudades, la inversión térmica se ve agravada por la capa de humos y agentes contaminantes de aire, que recoge el calorprocedente de la actividad humana.


F U E R Z A S E N L O S F L U I D O S45. Contaminación atmosférica y clima

Relación entre la temperatura y la contaminación

La inversión térmica posee gran importancia desde el punto de vista de la contaminación. Enefecto, la ascensión de los gases emitidos por las chimeneas solo puede tener lugar si la masade gases se encuentra a una temperatura más elevada que el aire circundante, ya que la densi-dad del aire disminuye a medida que la temperatura aumenta. Las emisiones de las chimeneasse elevan verticalmente cuando las condiciones meteorológicas son normales y el viento esdébil. Luego, bajo la acción de un viento suave, el penacho de las chimeneas se ensancha pordifusión.

Sin embargo, cuando existe inversión térmica, la dispersión del penacho depende de la alturade la chimenea y de la capa en la que se produce el cambio de temperatura. Si la cima de la chi-menea se halla por debajo de esta capa, las emisiones quedarán aprisionadas en ella, bloquea-das por la capa caliente. En esta situación, la concentración de contaminantes aumentará hastaque el anticiclón se desplace o se deshaga.

Por el contrario, si la altura de la chimenea alcanza la capa de inversión térmica, el penachopodrá dispersarse y sus emisiones no contribuirán a agravar la situación. Esta es la razón de la elevada altura de las chimeneas en las instalaciones térmicas de gran potencia.

ActividadesIdentifica las borrascas y los anticiclones que se representan en el siguiente mapa meteorológico.

¿Por qué cuando el barómetro baja de forma continuada es señal, en general, de que va a llover?

¿Qué tiempo meteorológico se asocia a una situación anticiclónica?

Define inversión de la temperatura o inversión térmica.

¿En qué capa de la atmósfera se producen los fenómenos meteorológicos?

¿Cómo afecta una inversión térmica a la dispersión de los contaminantes atmosféricos?6

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T R A B A J O Y E N E R G Í A M E C Á N I C A51. Expansión y compresión

Una fuerza capaz de producir un desplazamiento y, portanto, de realizar un trabajo, es la fuerza ejercida porun gas sobre las paredes del recipiente que lo contiene.

El gas contenido en el cilindro calibrado para medirgases ocupa inicialmente un volumen V1 y se expan-siona hasta un volumen final V2 sometido a una pre-sión exterior constante, p.

Si S es la superficie del émbolo, la fuerza que actúa es:

F � p � S

y realiza un trabajo:

W � F � Δx

donde Δx es el desplazamiento que ha sufrido el émbo-lo. Si se sustituye F por su valor:

W � p � S � Δx

El producto S � Δx es la variación de volumen:

W � p � (V2 � V1)

ActividadesEl trabajo de expansión de un gas contenido en el interior de un cilindro, ¿es positivo o negativo? ¿Por qué?

El trabajo de compresión de un gas contenido en el interior de un cilindro, ¿es positivo o negativo? ¿Por qué?

Si la presión está expresada en pascales y el volumen del gas en metros cúbicos, ¿en qué unidad se expresa el trabajo de expansión o de compresión?

Calcula el trabajo realizado en la expansión de un gas que, en contra de una presión constante de 2,5 � 102 Pa, pasa de un volumen inicial de 1,4 dm3 a ocupar un volumen final de 2,8 dm3.

Se introduce vapor en el cilindro de una máquina de vapor a una presión media de 1,013 � 106 Pa. Si el cilindro tiene un diámetro de 22 cm y un recorrido de 35 cm, calcula el trabajo que se realiza en cada desplazamiento del émbolo.

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Volumen: V 1

Presión: p (cte)Temperatura: T1

Volumen: V2

Presión: p (cte)Temperatura: T2


T R A B A J O Y E N E R G Í A M E C Á N I C A52. Máquinas y herramientas

Las máquinas y las herramientas son dispositivos capaces de efectuar un mismo trabajo, perorealizando menor esfuerzo. A continuación, vamos a determinar la ley de equilibrio para dife-rentes máquinas y herramientas.

ActividadesDibuja dos ruedas dentadas acopladas formando un engranaje. Si giras una de ellas hacia la derecha, ¿en qué sentido gira la otra?

¿Se cumple el principio de conservación de la energía en las máquinas y herramientas estudiadasen esta sección?

Las máquinas multiplican las fuerzas, pero ¿sirven también para multiplicar la energía?3

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El torno El torno es una máquina simple que consta de uncilindro de madera o metal en cu yos extremos lle-va unas manivelas. De uno de los extremos sale

una cuerda quese enrolla cuan-do se hace giraruna de las mani-velas y transmitela fuerza de re-sistencia.

Se trata de una palanca deprimer género de brazos des-iguales, en la que la potenciaaplicada por la longitud de lamanivela es igual a la fuerzade resistencia por el radio delcilindro:

FR � r� FM �R

La cuñaUna cuña actúa como dos pendientes pegadasuna contra otra. Pero, en lugar de mover el cuerpopor la pendiente, la fuerza a atravesar el cuerpo.En el dibujo se trata de partir un tronco con unacuña. Con el martillo se empuja hacia dentro par-te de la cuña, que convierte esta fuerza en unamayor al empujar por ambas pendientes (lados)para abrir la madera. Luego:

fuerza motriz � lado de la cuña �� resistencia al avance � desplazamiento

de la cuña

Las ruedasLas ruedas constituyen una pieza clave en latransmisión del movimiento. Pero esta no es suúnica utilidad.Cuando giras una tuer-ca con una llave ingle-sa, estás aplicando unafuerza a una determi-nada distancia de uneje para obtener otrafuerza mayor más cercadel centro.Otro ejemplo de aplicación de una rueda es el vo-lante de un coche. Las manos del conductor co-munican una fuerza que se aplica a la circunfe-rencia exterior del volante. Se consigue así unagran fuerza en el centro del círculo, que está uni-do mediante un eje y otras conexiones a las rue-das del coche.

Los engranajesUna rueda se convierte en un engranaje cuandotiene dientes que encajan en los dientes de otrarueda de igual o distinto tamaño. Para tamañosdiferentes, la rueda pequeña da muchas vueltasmientras que la grande da una sola.

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FM

FR

R

desplazamientode la cuña

fuerza motriz

resistencia

lado dela cuña


C A L O R Y E N E R G Í A T É R M I C A61. Dilatación de sólidos

Actividades¿Cómo funciona un termostato?

La mayoría de los termostatos o reguladores de temperatura consisten, fundamentalmente, en unpar de metales distintos soldados. Al ser diferentes sus coeficientes de dilatación, las variacionesde temperatura les permiten curvarse a uno u otro lado y actuar sobre un interruptor.

Observa el regulador de temperatura de esta plancha eléctrica y explica de qué forma actúa como interruptor.

¿Cómo funciona un detector de fuego?

Observa este esquema de una alarma contraincendios y explica su funcionamiento.

¿Por qué los cables del teléfono o del tendido eléctrico están más tensos en invierno que en verano?

Se mide la longitud de una regla de madera con una regla metálica de precisión. ¿Cuándo medirá más la regla de madera, en invierno o en verano? ¿Por qué?

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mayor longituda lo largo de lazona externade la curva

latón

invar *

latón

mando de control

contactoselectricidadhacia el calentador

láminabimetálica

suministro deelectricidad

invar

láminabimetálica

latóninvar

clavoalambre

pila timbre

eltimbresuena

fuentede calor

*Invar: marca registrada. Acero especialcon 36 % de níquel, cuyo coeficiente dedilatación térmica es muy pequeño, porlo que es prácticamente insensible a lasfluctuaciones de temperatura.


C A L O R Y E N E R G Í A T É R M I C A62. Conducción, convección y radiación

ActividadesConductividad térmica en sólidos

El mecanismo que se muestra en el dibujo consta de seis varillas de diversos materiales, aluminio, hierro, cobre, acero, latón y madera,que han sido introducidas en un recipiente con agua caliente. Las varillas están revestidas de papel indicador termosensibleque cambia de color a una temperatura aproximada de 40 °C.

Mide el tiempo necesario para que el papel termosensible cambie de color en cada varilla.

a) ¿Qué materiales son los mejores conductores del calor?

b) ¿Cuál es el peor conductor?

c) Explica por qué al introducir en un recipiente con agua hirviendo una cucharilla metálica solo es posible sostenerla unos segundos, mientras que si la cuchara es de madera apenas si se aprecia un cambio de temperatura.

d) ¿Por qué el agua de una cantimplora de metal se conserva fresca si está tapada con una manta?

Corrientes de convección

Echa un poco de serrín en un recipiente transparente que contenga agua. Ponlo al fuego y podrásobservar las corrientes de convección.

a) ¿Qué les sucede a las partículas de serrín?

b) ¿Cuál es la causa de que gire una pequeña espiral de papel colocada sobre un radiador?

c) Explica la formación de las brisas marinas.

Radiación

1. Recorta dos cuadrados de papel de aluminio de 2 � 2 cmy colorea la superficie de uno de ellos con un rotuladornegro.

2. Humedece el dorso de tus manos y pega un cuadrado encada una, dejando visible el lado pintado de negro.

3. Coloca las manos a 10 cm del radiador. En 30 se gundossentirás más calor en la mano del cuadrado negro.

� ¿Por qué las prendas oscuras «dan calor» en verano?

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cuadrado dealuminio negro

cuadrado dealuminio plateado

calentadorpor aire


L A E N E R G Í A D E L A S O N D A S71. Medida de la velocidad del sonido

El sonido se origina por las variaciones de presión, compresión y descompresión del aire querodea a la fuente sonora y se propaga por ondas longitudinales. La velocidad con que una ondasonora se propaga en el aire depende de la longitud de onda y de la frecuencia:

v� f � λ

Coge un tubo de vidrio y colócalo horizontalmente como se ilustra en la figura.

Fabrica un cargador con un folio o una cartulina y espolvorea serrín en él. Introduce el carga-dor en el tubo situado horizontalmente e inviértelo dentro del tubo, de manera que el serrínquede esparcido regularmente en su interior.

Con un martillo de goma golpea con fuerza un diapasón de frecuencia conocida (1 000 Hz, porejemplo) y sitúalo delante de uno de los extremos abiertos del tubo de vidrio.

Mediante el diapasón se ha hecho vibrar el aire contenido en el interior del tubo de vidrio. Enciertas zonas que mantienen entre sí la misma distancia, el serrín permanece estacionario; estospuntos se llaman nodos de la onda y están separados por media longitud de onda.

ActividadesObserva lo que ocurre con el serrín. ¿Cómo se ha distribuido el serrín a lo largo del tubo? ¿Cómo se reconocen los nodos?

Mide la distancia entre varios nodos consecutivos. ¿Es siempre la misma?

Sabiendo que esta distancia equivale a media longitud de onda y que la frecuencia es 1 000 Hz,averigua la velocidad del sonido.

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L A E N E R G Í A D E L A S O N D A S72. Sentido auditivo

La mayor parte de nuestras comunicaciones cotidianas dependen del oído, el órgano receptorde los sonidos.

Los sonidos que percibimos constantemente son captados por la oreja, cuyos pliegues nos per-miten averiguar de dónde proceden. Atraviesan el conducto auditivo externo y hacen vibrar lamembrana timpánica, que los transmite a través de los huesecillos del oído medio a la membranaoval; esta comunica su vibración a la perilinfa y a la endolinfa, y de aquí a la membrana basilar,cuyas fibras elásticas resuenan según el tono musical que corresponde a su longitud: las máslargas emiten tonos más graves, y las pequeñas, sonidos agudos. La vibración de estas fibras esti-mula las células receptoras del órgano de Corti, que es el encargado de analizar los sonidos.

El oídoEl oído es un órgano par muy complejo, situado en las cavidades de los huesos temporales. Secompone de tres partes: oído externo, oído medio y oído interno.

El oído externo está formado por el pabellón auditivo u oreja y el conducto auditivo externo,que desde esta penetra en el interior del cráneo hasta alcanzar una cavidad situada en el huesotemporal, llamada caja del tímpano.

La oreja es un repliegue cutáneo de superficie plegada, formado en su interior por tejido car-tilaginoso que le da rigidez y elasticidad. El oído externo no se abre directamente en el oídomedio; está separado de él por una membrana, el tímpano, que cierra su extremo interno.

El oído medio es un espacio hueco que comunica con el oído interno por dos aberturas: laventana oval y la redonda, que también está cerrada por dos membranas semejantes a la tim-pánica. En el interior de la caja timpánica residen tres huesecillos articulados entre sí que porsu forma reciben el nombre de martillo, yunque y estribo. El martillo se une a la membranatimpánica, que le transmite las vibraciones sonoras procedentes del exterior; de aquí pasan alyunque y de este al estribo, que se adapta a la ventana oval desplazándola.

El oído interno, también llamado laberinto por su compleja estructura, consta de dos porcionesconcéntricas, una ósea y la otra membranosa, introducida en la primera; entre ambas queda unespacio relleno por un líquido, llamado perilinfa. El laberinto óseo se compone de tres partes:una central, llamada vestíbulo, más próxima al oído medio, y dos laterales en forma de tubo. Lamás anterior contiene un trayecto espiral, con vueltas sucesivas de diámetro decreciente, por loque se llama caracol. La posterior está formada por tres tubos óseos separados que describen untrayecto arqueado y reciben el nombre de canales semicirculares. Sobre la membrana basilarse encuentra el órgano de Corti; en él se origina el impulso nervioso responsable de la audición.

Actividades¿Por qué las orejas tienen esa forma?1

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caracol

tímpano

estribo

yunque

conducto auditivotrompa de Eustaquio

oreja

canales semicirculares

nervio vestíbulo coclear


L A E N E R G Í A D E L A S O N D A S73. Lámina de caras plano-paralelas

Una lámina de caras plano-paralelas es un medio transparente, homogéneo e isótropo limitadopor caras planas y paralelas.

Observa la trayectoria que sigue el rayo de luz de la ilustración al atravesar una lámina de vidriocuyo índice de refracción es mayor que el del aire. El rayo de luz sufre dos refracciones, una alentrar en la lámina y otra el salir de ella:

� El rayo de luz se desvía al penetrar en la lámina, de manera que el rayo refractado se acercaa la normal.

� La luz viaja en línea recta en el interior de la lámina.

� El rayo de luz se desvía de nuevo al salir al aire, pero ahora el rayo refractado se aleja de lanormal.

Cuando un rayo luminoso pasa a través de una lámina de caras plano-paralelas, limitada por elmismo medio, el rayo incidente es paralelo al emergente.

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rayoincidente

rayorefractado

normala la superficie

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E L Á T O M O Y E L S I S T E M A P E R I Ó D I C O81. La clasificación de Newlands

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Masa atómica: 10,81Estado de agregación: sólidoDensidad: 2,33 g/cm3

Punto de fusión: 2 300 °CPunto de ebullición: 2 550 °CÓxido: óxido de boro (B2O3)Hidruro: borano (BH3)No metal

Masa atómica: 19,0Estado de agregación: gasDensidad (líquido): 1,108 g/cm3

Punto de fusión: 2 223 °CPunto de ebullición: 2 187 °CHidruro: fluoruro de hidrógeno (HF)No metal

Hidrógeno Boro Flúor

Aluminio Litio Carbono (diamante)

Berilio Sodio Silicio

Oxígeno Potasio Magnesio

Masa atómica: 1,01Estado de agregación: gasDensidad en CN: 0,089 87 g/LPunto de fusión: �259,12 °CPunto de ebullición: �252,8 °CÓxido: agua (H2O)No metal

Masa atómica: 9,013Estado de agregación: sólidoDensidad en CN: 1,86 g/cm3

Punto de fusión: 1 280 °CPunto de ebullición: 2 470 °CÓxido: óxido de berilio (BeO)Hidruro: hidruro de berilio (BeH2)Metal


Punto de fusión: 97,9 °CPunto de ebullición: 890 °CÓxido: óxido de sodio (Na2O)Hidruro: hidruro de sodio (NaH)Metal


Punto de fusión: 1 430 °CPunto de ebullición: 2 600 °CÓxido: óxido de silicio (SiO2)Hidruro: silano (SiH4)No metal


Punto de fusión: 659,8 °CPunto de ebullición: 2 427 °CÓxido: óxido de aluminio (Al2O3)Hidruro: hidruro de aluminio (AlH3)Metal


Punto de fusión: 179 °CPunto de ebullición: 1 336 °CÓxido: óxido de litio (Li2O)Hidruro: hidruro de litio (LiH)Metal


Punto de fusión: 3 527 °CPunto de ebullición: 4 200 °CÓxido: dióxido de carbono (CO2)Hidruro: metano (CH4)No metal

Masa atómica: 15,99Estado de agregación: gasDensidad en CN: 1,429 g/LPunto de fusión: 2 218,4 °CPunto de ebullición: 2 183,0 °CHidruro: agua (H2O)No metal


Punto de fusión: 63,5 °CPunto de ebullición: 757,5 °CÓxido: óxido de potasio (K2O)Hidruro: hidruro de potasio (KH)Metal


Punto de fusión: 651 °CPunto de ebullición: 1 107 °CÓxido: óxido de magnesio (MgO)Hidruro: hidruro de magnesio (MgH2)Metal


E L Á T O M O Y E L S I S T E M A P E R I Ó D I C O81. La clasificación de Newlands

ActividadesCon las fichas anteriores, reconstruye la disposición de Newlands de los elementos.

¿Qué propiedades tienen en común los elementos litio, sodio y potasio? ¿Son metales o no metales?

¿Y los elementos berilio, magnesio y calcio? ¿Son metales o no metales?

¿Cuáles de estos elementos formaban parte de las tríadas de Döbereiner?

¿Qué propiedades tienen en común los elementos nitrógeno y fósforo? ¿Son metales o no metales?

¿Y los elementos oxígeno y azufre? ¿Son metales o no metales?5

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Masa atómica: 35,5Estado de agregación: gasDensidad (líquido): 1,56 g/cm3Punto de fusión: 2 102 °CPunto de ebullición: 235 °CÓxidos:

óxido de cloro(I) (Cl2O)óxido de cloro(III) (Cl2O3)óxido de cloro(V) (Cl2O5)óxido de cloro(VII) (Cl2O7)

Hidruro: cloruro de hidrógeno (HCl)No metal

Masa atómica: 14,01Estado de agregación: gasDensidad en CN: 1,25 g/LPunto de fusión: 2 209,86 °CPunto de ebullición: 2 195,8 °CÓxidos:

óxido de nitrógeno(I) (N2O)óxido de nitrógeno(II) (NO)óxido de nitrógeno(III) (N2O3)óxido de nitrógeno(IV) (NO2)óxido de nitrógeno(V) (N2O5)

Hidruro: amoníaco (NH3)No metal

Calcio Cloro Nitrógeno

Fósforo Azufre


Punto de fusión: 851 °CPunto de ebullición: 1 487 °CÓxido: óxido de calcio (CaO)Hidruro: hidruro de calcio (CaH2)Metal


Punto de fusión: 44,2 °CPunto de ebullición: 280,5 °CÓxidos:

óxido de fósforo(III) (P2O3)óxido de fósforo(V) (P2O5)

Hidruro: fosfina (PH3)No metal


Punto de fusión: 119 °CPunto de ebullición: 444,6 °CÓxido:

óxido de azufre(IV) (SO2)óxido de azufre(VI) (SO3)

Hidruro: sulfuro de hidrógeno (H2S)No metal


E L E N L A C E Q U Í M I C O91. El cloruro de hidrógeno

ExperimentoEl objetivo del experimento es obtener cloruro de hidrógeno y observar algunas de sus pro-piedades.

Procedimiento

1. Monta el siguiente dispositivo como se muestra a continuación. Ten mucha precaución conel ácido sulfúrico y trabaja con una vitrina de gases.

2. Con el dosificador de seguridad, echa unas gotas de ácido sulfúrico en el cloruro de sodio.Espera un poco a que se desaloje el aire del aparato y procede a llenar tres tubos de ensayoque estén bien limpios y secos. Tápalos rápidamente a medida que se van llenando (sabrásque el tubo está lleno porque se ve humear el gas por la boca).

3. El ácido clorhídrico es una disolución de cloruro de hidrógeno en agua. Puedes prepararloutilizando el mismo montaje y añadiendo previamente unos 6 mL de agua a uno de lostubos de ensayo colectores.

4. Examina detenidamente un tubo de ensayo con cloruro de hidrógeno.

a) ¿Es gas, líquido o sólido?

b) ¿Es soluble en agua?

c) ¿Qué color tiene el cloruro de hidrógeno?

d) ¿Tiene algún olor característico?

e) ¿Es más ligero o más pesado que el aire?

5. Introduce rápidamente un trozo de papel indicador en el interior de un tubo que contengacloruro de hidrógeno. Tápalo enseguida.

a) ¿Observas algún cambio de color en el instante de introducirlo?

Repite este ensayo con el tubo que contiene ácido clorhídrico.

b) ¿Hay cambio de color en el indicador?

6. Destapa un tubo que contenga cloruro de hidrógeno.

7. Observa cuidadosamente lo que sucede. Este ensayo suele utilizarse a veces para identificarel cloruro de hidrógeno.

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ácido sulfúricoconcentrado

cloruro de sodio cloruro de hidrógeno

aire desplazado


E L E N L A C E Q U Í M I C O92. Algunos compuestos se rompen

en el aguaSabemos que hay disoluciones que conducen la corriente eléctrica y otras que no.

Las disoluciones que conducen la corriente eléctrica contienen ácidos, bases o sales como solutos.La interpretación de este hecho fue dada por el químico y físico sueco Svante August Arrhenius(1859-1927): cuando un ácido, una base o una sal entra en contacto con el agua, inmediata-mente se disocia en iones (cationes y aniones), de modo que la carga total de los cationes esigual a la carga total de los aniones, por lo que la disolución, en su conjunto, es eléctricamenteneutra. Estos iones son los encargados de conducir la corriente eléctrica.

¿De dónde proceden estos iones?

En una disolución de NaCl en agua, los iones se encontraban ya en el sólido. Los iones de Cl�

y Na� están unidos por fuerzas de atracción electrostática. Esta atracción no se limita a un soloion, sino que cada uno se rodea del número máximo posible de iones de carga opuesta forman-do una red cristalina iónica. Las moléculas de agua disuelven la sal dispersando lo iones por ladisolución. En este caso, el agua se limita a disolver la sal y dispersar los iones, no a formarlos.

NaCl →agua

Na��Cl�

ActividadesFormula la disociación de las siguientes moléculas HBr, KCl, KI, Ca(OH)2, KOH.

Supón que eres un «viajero atómico» y te introduces en un vaso que contiene una disolución de NaCl en agua. Relata lo que verías.

¿Qué iones están presentes en una disolución de NaBr y KCl en agua?

Una bebida para deportistas indica en su composición la presencia de iones sodio, potasio, calcio,cloruro y fosfato. ¿Qué sales han podido dar lugar, por disolución, a estos iones?

¿Conducirá esta bebida la corriente eléctrica?5

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Q U Í M I C A D E L C A R B O N O101. Destilación fraccionada del petróleoRealiza el montaje que se muestra en lafigura.

1. Coloca un poco de lana de asbesto en elfondo del tubo de ensayo. Con ayuda deuna pipeta, empapa el asbesto con unos2 cm3 de petróleo.

2. Tapa el tubo de ensayo con un tapóncon dos agujeros e inserta en ellos untermómetro y un tubo de goma.

3. Mantén el tubo de ensayo en posicióninclinada y caliéntalo suavemente a 2 cmde la llama.

4. Recoge en un tubo de ensayo todo el líquido que se haya destilado desde la temperaturaambiente hasta 70 °C.

5. Continúa calentando hasta alcanzar 120 °C y recoge el líquido destilado en otro tubo deensayo.

6. Sigue calentando hasta 170 °C. Al final deberás tener tres tubos de ensayo con fraccionesque han hervido en los siguientes intervalos:

� Entre la temperatura ambiente y 70 °C.

� Entre 70 °C y 120 °C.

� Entre 120 °C y 170 °C.

ActividadesDibuja el esquema de una torre de destilación e indica los productos que se obtienen en cadafracción y las temperaturas correspondientes.

Investiga cuáles son las aplicaciones de las gasolinas, la nafta, el queroseno, el gasóleo y el asfalto.

¿A qué se denomina craqueo o cracking?3

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lana de asbestocon petróleo

termómetro


L A S R E A C C I O N E S Q U Í M I C A S111. Reacciones exotérmicas

Experimento1. Prepara 10 mL de disolución de NaOH 2 M y viértela en un tubo de ensayo. Mide su tem-

peratura con la ayuda de un termómetro.

2. Prepara 10 mL de disolución de HCl 2 M y mide su temperatura.

3. Añade los 10 mL de HCl al NaOH.

4. Agita muy bien para homogeneizar la mezcla y anota la temperatura.

Actividades¿Qué masa de NaOH hay en los 10 mL de disolución?

¿En cuántos grados se ha modificado la temperatura?

Escribe la reacción que ha tenido lugar entre ambas disoluciones.

¿A qué se debe esa variación de temperatura?

¿Qué enlaces se han roto?

¿Qué nuevos enlaces se han formado?

Calcula la energía térmica que se ha desprendido sabiendo que la capacidad caloríficaaproximada de esta disolución es 4 180 J/K kg.

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L A S R E A C C I O N E S Q U Í M I C A S112. Velocidad de reacción

En esta actividad vamos a medir la velocidad de la reacción del carbonato de calcio con el ácidoclorhídrico. Para ello emplearemos el siguiente procedimiento.

1. La cáscara de los huevos contiene carbonato de calcio. Se machaca en un mortero lacáscara de tres huevos en trozos muy pequeños.

2. Se pesan 4 g de la cáscara de los huevos y se hacen reaccionar con una disolución deácido clorhídrico 2 M, a 20 °C.

3. En el transcurso de la reacción se desprende un gas cuyo volumen se mide cada minuto. Losresultados de la experiencia se recogen en la tabla siguiente:

ActividadesRepresenta gráficamente el volumen de gas desprendido en función del tiempo.

¿Cuál es la velocidad de reacción durante el primer minuto?

¿Qué cantidad de ácido clorhídrico hay en 25 cm3 de una disolución de concentración 2 M?3

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L A S R E A C C I O N E S Q U Í M I C A S113. Deshidratación de glúcidos

Experimento 11. Prepara 15 cm3 de disolución saturada de sacarosa (el azúcar que consumimos habitual-

mente) y viértela en un vaso de precipitados.

2. Añade con mucha precaución 10 cm3 de ácido sulfúrico concentrado, agitando conti-nuamente.

Actividades¿Observas desprendimiento de calor? ¿Se trata de una reacción endotérmica?

¿Qué aspecto presenta la disolución contenida en el vaso?

¿Crees que el residuo que aparece en el vaso puede ser carbón?

Experimento 2Se puede realizar la misma experiencia con celulosa poniendo una gota de ácido sulfúrico con-centrado sobre una hoja de papel de filtro.

Actividades¿Qué le sucede al papel?

¿Qué sucedería si una gota de ácido sulfúrico se vertiera accidentalmente sobre un tejido de algodón?

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E S T U D I O D E L M O V I M I E N T O

1. Generador de marcas (Pág. 5)

a) velocidad � distancia entre marcas/tiempo � � 5 �10�3 m/0,02s � 0,25 m/s

b) Para calcular la aceleración, usaríamos la ecuación:

s�v0 � t �1/2 a� t2

Sería una aceleración positiva.

c) En este caso, utilizaríamos la ecuación:

s�v0 � t �1/2 a� t2

donde la aceleración obtenida sería negativa.

d) A Dos movimientos uniformes.

B Un movimiento rectilíneo uniformemente aceleradoy uno uniformemente retardado.

C Un movimiento rectilíneo uniformemente retardadoy uno acelerado.

D Un movimiento rectilíneo uniformemente retarda-do y uno rectilíneo y uniforme.

I N T E R A C C I O N E S E N T R E L O S C U E R P O S

1. La ley de los muelles (Pág. 6)

Experimento 1

Cada 10 unidades de fuerza provocan 6 unidades de alar-gamiento.

k � F/Δl � 10 N/6 mm � 1,67 N/mm

Son necesarios 1,67 N para producir un alargamiento de 1 mm.

Experimento 2

El peso que produce un alargamiento de 190 mm es 300 N.

La longitud del resorte cuando se le cuelga un peso de 150 Nes de 145 mm.

3

3

2

1

2

1

12. Acción y reacción (Pág. 7)

a) Lo que marca el dinamómetro.

b) El tercer principio.

Debe marcar igual que el dinamómetro A.

12 N

Tienen la misma dirección y sentido opuesto, pero no seanulan porque están aplicadas en cuerpos distintos.

La roca se mueve en un sentido, y el astronauta, en sentidocontrario.

Porque la aceleración del astronauta es menor que la de laroca.

3. El centro de gravedad y el equilibrio de los cuerpos (Pág. 8)

RESPUESTA LIBRE. El alumno realizará el experimento y localizaráel centro de gravedad de su lápiz o bolígrafo.

El cuerpo queda en equilibrio.

El cuerpo gira de manera que el centro de gravedad quedelo más bajo posible.

El cuerpo queda en equilibrio.

Estable.

Inestable.

Indiferente.

En la primera situación.

M O V I M I E N T O C I R C U L A RY G R A V I T A C I Ó N U N I V E R S A L

1. Rotaciones y giros (Pág. 9)

a) Aplicar una fuerza.

b) Sí.

c) Sí.

El caso c: momento �3 N�3 m�9 N�m

A 2 m de la fuerza de 6 N y 3 m de la fuerza de 4 N.

F U E R Z A S E N L O S F L U I D O S

1. El principio de Pascal (Pág. 10)

P�F/S�10 N/0,01 m2 �1 000 Pa

F�P�S�1 000 N�0,04 m2 �40 N

Una es cuatro veces la otra.

También una es cuatro veces la otra.

La presión en los dos pistones es la misma.

F1/F2 �S1/S2

Transmiten la fuerza de un lugar a otro.

La prensa hidráulica y el elevador hidráulico.8

8

7

6

7

6

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2

1

4

2

1

3

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2

1

4

3

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1

250

200

150

100

50

100

x (mm)

peso (N)

115 130 145 160 175 190

300


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2. Los hemisferios de Magdeburgo (Pág. 11)

Porque la presión interior y exterior es la misma.

Porque la presión exterior impide que se puedan abrir.

Se pueden separar los hemisferios.

F�p�S�1,013�105 Pa�� (0,28)2 m2 �24 937, 6 N

F�p�S�1,013�105 Pa��12 m2 �318 082 N

5. Contaminación atmosférica y clima(Pág. 14)

Porque las bajas presiones están asociadas al mal tiempo.

Se asocia al buen tiempo.

Consiste en un aumento anormal de la temperatura con laaltitud.

En la troposfera.

Impide que estos se dispersen.

T R A B A J O Y E N E R G Í A M E C Á N I C A

1. Expansión y compresión (Pág. 15)

El trabajo de expansión de un gas contenido en el interiorde un cilindro es positivo porque el volumen final es ma-yor que el inicial.

El trabajo de compresión de un gas contenido en el inte-rior de un cilindro es negativo porque el volumen final esmenor que el inicial.

Pa � m3 � N/m2 � m3 � N � m � J

W � 2,5 � 102 Pa � (2,8 � 1,4) � 10�3 m3 � 0,35 J

W � 3,14 � 0,112 m2 � 0,35 m � 1,013 � 106 Pa � 104 J

2. Máquinas y herramientas (Pág.16)

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1

Si giras una de ellas hacia la derecha, la otra girará en sen-tido contrario, a la izquierda.

El principio de conservación de la energía se cumple en to-das las máquinas y herramientas, ya que el trabajo que serealiza (motriz) es igual al trabajo resistente.

Las máquinas no multiplican la energía, sino las fuerzas, acosta de reducir el esfuerzo. La energía es siempre la misma,ya que esta se transforma de unas formas a otras y seconserva en su totalidad.

C A L O R Y E N E R G Í A T É R M I C A

1. Dilatación de sólidos (Pág. 17)

La energía eléctrica se transforma, por el efecto Joule, enenergía térmica. Esta hace que se dilate la lamina de latón-invar, pero como el latón se dilata más, curva la lamina haciaabajo, con lo cual se abre el circuito y la plancha se desco-necta. Al enfriarse, la lámina recobra su longitud original y el circuito se cierra de nuevo.

El fuego dilata la lamina de latón-invar, que al curvarse cierra el circuito que pone en funcionamiento la alarma.

Porque en verano están dilatados y su longitud es mayor.

Como la regla medidora es metálica, en verano estará dila-tada y sus medidas tendrán un error por defecto.

2. Conducción, convección y radiación(Pág. 18)

a) Los materiales que mejor conducen el calor son el alu-minio, hierro, cobre, acero y latón.

b) El peor conductor es la madera.

c) La cucharilla metálica es muy buena conductora delcalor, ya que este se transmite rápidamente de un ex-tremo a otro de la misma, mientras que la cuchara demadera no es conductora del calor.

d) Porque el material del que está hecho la manta es unaislante térmico.

a) Las partículas de serrín suben y bajan describiendocírculos.

b) El radiador crea corrientes de convección en el aire quele rodea y estas hacen que la espiral gire.

c) Las brisas marinas son corrientes de convección provo-cadas por la diferencia de temperatura entre el mar y latierra.

Durante el día, la tierra se calienta más deprisa que elmar, por lo que la temperatura es mayor en aquella. Elaire que está en contacto con la tierra se calienta y as-ciende. El espacio que deja es sustituido por el airemenos caliente procedente del mar. Se produce, así,una brisa marina.

Cuando se pone el Sol, la tierra se enfría antes. En con-secuencia, el aire que se encuentra sobre el mar estámás caliente, por lo que asciende, y entonces es el airefrío situado sobre la tierra el que se desplaza para ocu-par el lugar del aire caliente, produciéndose así unabrisa desde tierra hacia el mar.

Porque absorben muy bien la radiación solar.3

2

1

4

3

2

1

6

3

2

B

1 004 mb

1 008 mb

1 012 mb

1 000 mb

1 020 mb

1 024 mb

1 028 mb

1 032 mb1 036 mb

1 040 mb

1 044 mb

1 044 mb

1 016 mb

1 012 mb1 008 mb

B

A


32

Físi

ca y

Quí

mic

aS O L U C I O N A R I O

L A E N E R G Í A D E L A S O N D A S

1. Medida de la velocidad del sonido (Pág. 19)

El serrín se distribuye en zonas equidistantes separadaspor zonas limpias. Los nodos son las zonas donde el serrínestá amontonado.

La distancia entre dos nodos consecutivos es siempre lamisma. En este caso, la distancia es de unos 17 cm.

La velocidad del sonido es 340 m/s.

2. Sentido auditivo (Pág. 20)

Porque hacen de antena. Optimizan la captación de lasondas sonoras.

E L ÁT O M O Y E L S I S T E M AP E R I Ó D I C O

1. La clasificación de Newlands (Pág. 22)

La disposición de Newlands sería:

Li Be B C N O F

Na Mg Al Si P S Cl

Los elementos litio, sodio y potasio tienen en común: suestado de agregación (los tres son sólidos), reaccionan conel oxígeno para dar óxidos, cuya fórmula es X2O, y con elhidrógeno para formar hidruros, cuya fórmula es XH. Sonmetales.

Los elementos berilio, magnesio y calcio tienen en común:su estado de agregación (los tres son sólidos), reaccionancon el oxígeno para dar óxidos, cuya fórmula es XO, y con elhidrógeno para dar hidruros de fórmula XH2. Son metales.

El litio, sodio y potasio forman parte de las tríadas de Dö-bereiner. Es una triada.

El nitrógeno y fósforo tienen en común su carácter no me-tálico, su alta reactividad con el oxígeno y la formación delhidruro no metálico, cuya fórmula es XH3.

El oxígeno y el azufre tienen en común su carácter no me-tálico y la formación del hidruro no metálico, cuya fórmulaes H2X.

E L E N L A C E Q U Í M I C O

1. El cloruro de hidrógeno (Pág. 24)

a) El cloruro de hidrógeno es gas.

b) Es soluble en agua.

c) Es incoloro.

d) Tiene un olor fuerte e irritante.

e) Es más pesado que el aire, por lo que se queda en elfondo del tubo de ensayo.

a) No existe ningún cambio de color en el papel indica-dor cuando se introduce en un tubo con cloruro de hi-drógeno gas.

5

4

9

5

4

3

2

1

8

3

2

1

1

7b) Sí existe cambio de color cuando se mete en uno con

ácido clorhídrico.

El cloruro de hidrógeno humea en el aire húmedo forman-do una niebla de gotitas de ácido clorhídrico.

Es importante destacar el carácter ácido de la disoluciónde cloruro de hidrógeno en agua, que en realidad no setrata de una disolución, sino de una reacción química.

2. Algunos compuestos se rompen en el agua (Pág. 25)

HBr → H� � Br�

KCl → K� � Cl�

KI → K� � I�

Ca(OH)2 → Ca2+ � 2 OH�

KOH → K� � OH�

Se vería que las moléculas de agua envuelven los iones y consiguen liberarlos de la red cristalina.

Na�, Br�, K�, Cl�.

Cloruro de sodio, cloruro de potasio, cloruro de calcio, fos-fato de sodio, fosfato de potasio y fosfato de calcio.

Sí, conduce la corriente eléctrica.

Q U Í M I C A D E L C A R B O N O

1. Destilación fraccionada del petróleo(Pág. 26)

La gasolina se utiliza como combustible en los motores decombustión interna.

El gasóleo, como combustible para los motores de com-presión (diesel) y para la calefacción doméstica.

2

1

10

7

5

4

3

2

1

pavimentosy techos

residuosasfálticos

gasóleo

queroseno

gases

gasolina

lubricantes� 400 C

300 � 400 C

200 � 300 C

30 � 200 C

20 CC1 � C4

nafta

C5 � C8

C8 � C12

C12 � C15

C15 � C20

C20 � C30

C30 � C40 fuel

C40 � C50

C50


33

Físi

ca y

Quí

mic

a

S O L U C I O N A R I O

La nafta, como disolvente de grasas, gomas y resinas, en lalimpieza en seco de textiles y en la fabricación de barnicesy ceras.

El queroseno, como combustible de cohetes y de avionesde propulsión a chorro.

El asfalto, para revestir carreteras, impermeabilizar estruc-turas, como depósitos, techos y tejados, y en la fabricaciónde baldosas, pisos y tejas.

Es un método que transforma moléculas pesadas en otrasmás ligeras.

L A S R E A C C I O N E S Q U Í M I C A S

1. Reacciones exotérmicas (Pág. 27)

Hay 2�10�2 mol que equivale a 0,8 g de NaOH.

RESPUESTA LIBRE.

La ecuación química de esta reacción es:

HCl�NaOH → NaCl�H2O

La variación de temperatura es debido a que la reacción esexotérmica, ya que la energía requerida para romper losenlaces de los reactivos es menor que la liberada para for-mar los enlaces de los reactivos. Es decir, se libera másenergía de la que se absorbe.

Se han roto los enlaces entre el Na y el grupo OH y entre elCl y el H, que están como iones en la disolución.

Se ha formado el enlace entre el H y el OH porque los io-nes sodio y cloro permanecen en disolución.

Se aplicaría la ecuación:

Q�mdisolución�cdisolución �Δt

7

6

5

4

3

2

1

11

3

2. Velocidad de reacción (Pág. 28)

La velocidad de reacción es 40 cm3 de gas en un minuto.

5�10�2 mol

3. Deshidratación de glúcidos (Pág. 29)

Experimento 1

Se observa gran desprendimiento de calor. Se trata de unareacción exotérmica.

Se observa un residuo de calor negro y desprendimientode humo.

Sí, puede ser un residuo de carbón.

Experimento 2

Aparece un agujero en el papel, como si hubiera sido que-mado.

Haría un agujero en el tejido de algodón.2

3

2

3

2

1

1

1

80

60

40

20

1 2 3 4 5 t (min)

volumen (cm3)

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