Campo de Ciencia y Tecnologa

1

Actividad 1

Consultar el siguiente enlace y escribe que aplicaciones tiene el principio de Pascal. http://www.youtube.com/watch?v=oHZuAUfw9Eg&feature=related

Respuesta: el principio de Pascal tiene aplicaciones en la prensa hidrulica, en los ascensores y en las gras.

Actividad 2

Como varia la presin en una prensa hidrulica si se cambia la fuerza, o el rea de los tubos comunicados. http://demonstrations.wolfram.com/TheHydraulicPress/

Actividad 3

1) Un edificio de 2x10 3toneladas de masa descansa sobre una plataforma de concreto de 9x10 2 m 2 de rea. Calcular la presin que el edificio ejerce sobre la tierra. Datos:

3 6

2

2 2

2*10 2*1010 /9*10?

m Tn kgg m sA mp

1 1000Tn kg 10002000 * 2.000.000

1kgTn kg

Tn

6 2

2 2

(2*10 )(10 / ) 22.222, 229*10

kg m sp Pam

2) Calcular la presin que efecta sobres una tabla la punta de un alfiler de 0,2mm de

rea, si se le aplica verticalmente hacia abajo una fuerza de 10N. Datos:

10,2 * 0,00021000

mmm mmm

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2

FPA

10

0,0002NP

m

50.000P pa

3) Calcular la presin que produce una puntilla sobre una tabla, si el rea de la punta es 2,6m 2 y se le aplica verticalmente hacia abajo una fuerza de 10N.

22 2

2

12,6 * 0,00000261.000.000

mmm mmm

FPA

2

100,0000026

NPm

3846153.846P pa

4) Calcular la presin que efecta sobre la superficie si descansa: (a) por la cara 30cm x 10cm, (b) por la cara 30cm x 6cm, (c) por la cara de 10cm x 6cm; sabiendo que la densidad del ladrillo es de 2gr/cm A3 Datos: 210 /g m s 32 /d gr cm A2 A1 *A b h 6cm 10 *6A cm cm 260A cm 10cm

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3

mdv

*d v m 1 2 3* *cubov l l l 30 *10 *6cubov cm cm cm

31800cubov cm

21

22

1 2

3 21

11

2

1 3 2

1

1800*23600 3,6

10 *6 60

16010000

6*10*

(3,6 )(10 / )6*10

6000

mpgr m kg m

A cm cm cm

mA cmcm

A mm gP

Akg m sP

mP pa

22

22

2 2

22

22

2

2 2

2

30 *10 300

130010000

0,03*

(3,6 )(10 / )0,03

1200

A cm cm cm

mA cmcm

A mm gP

Akg m sP

mP pa

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4

23

22

3 2

23

32

2

3 2

3

30 *6 180

118010000

0,018*

(3,6 )(10 / )0,018

2000

A cm cm cm

mA cmcm

A mm gP

Akg m sP

mP pa

5) Calcular: (a) la presin hidrosttica en un punto situado a 20 m bajo la superficie

libre de un lago de agua dulce; (b) la presin total en ese punto.

Datos: 1000

20Peh m

* *P Pe g h (1000)(10)(20)P

200000haP pa

6) Un buzo est situado a 40m por debajo del nivel del agua del mar (p=1,4gr/cm), calcular (a) la presin hidrosttica que se experimenta en ese punto, y (b) la fuerza total debido a la presin. Datos:

2

401,4 /

h mp gr cm

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5

* *1400*10* 40560000

p pl g hpp

6 3

2 3

1 1*101, 41000 1

gr kg cmpcm gr m

61, 4(1)(1*10 )1000

p

1400p pa

7) El recipiente de la figura, contiene mercurio (p=13,6kg/m 3) determine la presin hidrosttica, (a) en el punto A y (b) en el punto B.

Datos: a) 313,6 /ph d kg m

210 /g m s 0,6h m

* *formula ph d g h Reemplazo d, g y h en 1

3 2(13,6 / )(10 / )(0,6 )ph kg m m s m 81,6ph pa

8) Si el lquido de los recipientes de la figura, es agua, Qu punto est sometido a

mayor presin, el A o el B? Respuesta: estn sometidos a la misma presin porque estn a la misma altura

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6

9) En una prensa hidrulica sus cilindros tienen radios de 1cm y de 8cm respectivamente. Si sobre un embolo de rea menor se ejerce una fuerza de 10N. Qu fuerza ejerce la fuerza hidrulica sobre el embolo mayor? Datos:

1

2

1

22

1 12

2 2

10?

1 0.018 0,08

*

*

F NFr cm mr cm mA rA r

21

21

(3,1416)(0,01 )

0.00031416

A m

A m

22

22

(3,1416)(0,08 )

0.02010624

A m

A m

1 2

1 2

F FA A

1 22

1

:*

despejoF AF

A

2

2 2

:(10 )(0.02010624 )

0.00031416

reemplazoN mF

m

2 640F N

10) El pistn de un gato hidrulico tiene 10cm de dimetro. Qu presin en d/m 2 se requiere para elevar un auto de 1500kg de masa? Datos:

2

10? /1500

D cmp d cmm kg

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7

FPA

2

**

m gPr

2*

2

m gPD

Convirtiendo m a cm 2

21500000*980 /

102

cm sP

218726114,65 /P d cm

11) En una prensa hidrulica sus cilindros tienen radios de 12cm y 25cm respectivamente. Si sobre el embolo de menor rea se ejerce una fuerza de 28N, Qu fuerza ejerce la prensa hidrulica sobre el embolo mayor? Datos:

1

2

1

22

1 1

22 2

12 0,1225 0, 2528?

**

r cm mr cm mF NFA rA r

21 (3,1416)(0,12 )A m

21 0.045A m

22 (3,1416)(0,25 )A m

22 0.196A m

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8

1 2

1 2

1 22

1

2

2 2

2

:*

:(28 )(0,196 )

0,0452121, 41

F FA Adespejo

F AFA

reemplazoN mF

mF N

12) Los cilindros de una prensa hidrulica tienen de radio 5cm y 20cm. Qu fuerza

ejerce la prensa hidrulica sobre el embolo de rea menor, para levantar un cuerpo de 1000kg de masa? Datos:

1

2

1

2

2

2

5 0,0520 0, 2?1000

*(1000)(10)10000

r cm mr cm mFm kgF m gFF N

21 1

22 2

*

*

A rA r

21

21

22

22

(3,1416)(0,05 )

0,157

(3,1416)(0,2 )

0,628

A mA mA mA m

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9

1 2

1 2

2 11

2

2

1 2

1

:*

:(10000 )(0,157 )

0,6282500

F FA Adespejamos

F AFA

reemplazoN mF

mF N

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10

Actividad 4

Sustancia Densidad (Kg/m3)

Aceleracin de la gravedad g (m/s2)

Altura h (m)

Presin hidrosttica Ph(N/m2)

Sangre

1060 10 0,3 3180 0,6 6360 0,9 9540 1.2 12720

Aceite

920 10 0,3 2760 0,6 5520 0,9 8280 1.2 11040

Acetona 920 10 0,3 2760 0,6 5520 0,9 8280 1.2 11040

Agua de mar

1.025

10 0,3 3075 0,6 6150 0,9 9225 1.2 12300

Agua destilada

1.000

10 0,3 3000 0,6 6000 0,9 9000 1.2 12000

Alcohol etlico 790 10 0,3 2370 0,6 4740 0,9 7110 1.2 9410

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11

Actividad 5

Observar el video y explica con tus palabras en que consiste el principio de Arqumedes.

Respuesta: El principio de Arqumedes dice que cualquier objeto sumergido en un lquido presenta un empuje ascendente que va a ser igual al peso del volumen.

Actividad 6

a) P vs h en diferentes grficos

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0,3 0,6 0,9 1,2

P (N

/m2 )

h (m)

Sangre

Sangre

Campo de Ciencia y Tecnologa

12

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0,3 0,6 0,9 1,2

P (N

/m2 )

h (m)

Aceite

Aceite

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0,3 0,6 0,9 1,2

P (N

/m2 )

h (m)

Acetona

Acetona

Campo de Ciencia y Tecnologa

13

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0,3 0,6 0,9 1,2

P (N

/m2 )

h (m)

Agua de mar

Agua de mar

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0,3 0,6 0,9 1,2

P (N

/m2 )

h (m)

Agua destilada

Agua destilada

Campo de Ciencia y Tecnologa

14

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

0,3 0,6 0,9 1,2

P (N

/m2 )

h (m)

Alcohol etilico

Alcohol etilico

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15

b) P vs h en un solo grfico

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0,3 0,6 0,9 1,2

P (N

/m2 )

P vs. h (Todas las sustancias)

Sangre

Aceite

Acetona

Agua de mar

Agua destilada

Alcohol etilico

h (m)

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16

Actividad 7

Lee la siguiente gua y contesta a las preguntas que surgen a lo largo de la lectura.

En nuestra vida diaria podemos hacer observaciones como las siguientes:

1) Cuando nos sumergimos en una piscina o en el mar parece que somos ms ligeros, decimos que pesamos menos. Respuesta: la presin del agua es mayor que el peso de nuestro cuerpo, la fuerza que ejerce esta hacia arriba y esto hace que seamos menos pesados.

2) Los globos que se venden para los nios se elevan en el aire al soltarlos. Respuesta: porque el gas que contiene es ms liviano que el aire.

3) Un trozo de hierro no flota, en general, sobre el agua, pero si le damos la forma adecuada, pensemos en un barco, vemos que flota. Respuesta: La fuerza de empuje ejercida por el agua hacia arriba, har que flote.

Actividad 8

6.25 Cunto vale la tensin T de la pita de la figura, si el lquido es agua, la esfera es de madera 3( 0, 4 / )p kg m y su radio mire 50 cm.

E= fuerza de empuje T= tensin W= peso

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17

E=T-W sumatoria de fuerzas segn D.C.L

E+W=T

:lg

:( )

reemplazoT VeP VePegfactorizo

T Veg Pl Pe

T= tensin

Pl= densidad liquido

g= gravedad

Ve= volumen esfera

Pe= densidad esfera

Datos:

3

3 3

15*10 50100

0,50,4 /1*10 /

mr LAURA cmcm

r mPe kg mPl kg m

3 2 3 3 3 34 (0,5 ) 10 / (10 / 0, 4*10 / )3

T m m s kg m kg m

32,04*10T N

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18

6.26 Una esfera de hierro 3 3( 7,6*10 / )p kg m y volumen 350m cuelga del fondo de una

barca, como lo indica la figura. Si el agua es salada 3 3( 1, 4*10 / )p kg m , calcular la tensin T de la cuerda.

E+T=W

T=W-E

:lg

:( )

reemplazoT VeP VePegfactorizo

T Veg Pl Pe

Datos:

3

3 3

3 3

5*10 507,6*10 /1,4*10 /

V LAURA mPe kg mPl kg m

3 3(50)(10)(7,6*10 1,4*10 )(500)(6200)3100000

TTT N

6.28 Un trozo de madera 2 3( 6*10 / )pt kg m de dimensiones 50cm*50cm*50cm flota en aceite 3 31( 1, 2*10 / )p kg m . Un conejo salta sobre el tabln de tal forma que este queda a ras de agua, como indica la figura, Cul es el peso del conejo?

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19

E=WT+WC

WC=WT-E

:lg:( )

reemplazoWe VcP VcPcgfactorizo

We Vcg Pl Pc

Datos:

3 3

2 3

50 *50 *501, 2*10 /6*10 /

D cm cm cmPl kg mPc kg m

2 3 3 2 3(0,5 *0,5 *0,5 )(10 / )(1,2*10 / 6*10 / )(0,125)(10)(600)750

Wc m m m m s kg m kg mWcWc N

Actividad 9

Realiza la siguiente lectura, elabora un resumen de mnimo 16 renglones, un glosario y contesta las siguientes preguntas:

1) Qu es calor? 2) Cmo se transfiere el calor? 3) Qu es el equilibrio trmico? 4) Con que unidades se mide el calor?

Resumen:

El calor es un concepto de fsica y qumica, es la resultante del movimiento de los tomos en la materia, el calor es una forma de energa trmica, el calor es el producto de la relacin entre un cuerpo que se calienta y uno que se enfra el que recibe calor aumenta su

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20

temperatura y el que sede calor disminuye su temperatura, es decir que hay una relacin entre calor y temperatura.

El calor es una energa de trnsito, las variaciones de temperatura son determinadas en fsica debido a la radiacin de calor que emiten los cuerpos, es decir que un cuerpo est ms caliente que otro no corresponde a la fsica si no a la creencia popular de que algo est caliente.

El calor y por ende la temperatura de un cuerpo est determinado por la energa que pueden ser producidas por reacciones qumicas. El intercambio interno de temperatura se puede dar por:

-radiacin

-conduccin

-conveccin

Una forma de medir el calor es con la calora (cal) y en el mbito cientfico se define como joule.

1) Qu es calor? Respuesta: es una energa que fluye de los cuerpos que se encuentran a mayor temperatura a los de menor temperatura.

2) Cmo se transfiere el calor? Respuesta: se transfiere de un lugar a otro de tres maneras diferentes: conduccin, radiacin y conveccin.

3) Qu es el equilibrio trmico? Respuesta: es el estado en el que se igualan las temperaturas de dos cuerpos en cuyas condiciones iniciales tenan diferentes temperaturas. Al igualarse las temperaturas se suspende el flujo de calor.

4) Con que unidades se mide el calor? Respuesta: la unidad con la que se mide el calor es con joules y caloras.

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21

Actividad 10 1) Comparar las cantidades de calor necesarias para elevar la temperatura desde 15 c

hasta 100 c para: (a) 5 kg de plomo y (b) 5 kg de aluminio. Datos:

550,031 /

0, 27 /15100

pb

al

pb

al

i

f

m kgm kgC cal kg cC cal kg cT cT c

a) (5)(0.031*1000)(100 15 )

13175pb

pb

Q c cQ cal

b) (5)(0.27*1000)(100 15 )114750

al

al

Q c cQ cal

2) Expresar las cantidades de calor obtenidas en el problema anterior, en joules.

a) 4,18513175 *

155137

pb

pb

joulesQ calcal

Q joules

b) 4,185114750 *

148022

al

al

joulesQ calcal

Q joules

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22

3) Que requiere mayor transformacin de energa: elevar un bloque de hierro de 1kg hasta una altura de 5 metros a velocidad constante, 0 aumentar la temperatura del mismo bloque en 0,5c?

Datos:

2

110 /5

* *(1)(10)(5)50

(1)(0,113*1000)(0,5)4,18556,5 *1

236,5

m kgg m sh m

Ep m g hEpEp j

Q mcAtQ

jQ calcal

Q j

4) En un recipiente que contiene 50kg de agua a 20c se introduce un bloque de hierro de 5kg a 100c; Cul ser la temperatura final del agua y del bloque si el recipiente no recibe ni cede calor?

Datos:

1

2

1

2

505

20100

m kg aguam kg hierroT CT C

2 2 2 1 1 1

1 1 2 2

( )( )( ) ( )( )( )( )( ) ( )( )

(5)(0,113*1000)(100) (50)(1*1000)(20)(50)(1*1000) (5)(0,113*1000)

m c T m c TTfm c m c

Tf

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23

(56500) (1000000)(50000) (565)

105650050565

20,89

Tf

Tf

Tf c

5) Si en 10kg de agua a 100c se introducen 10kg (a) de anilina 20c y (b) 10 kg de

mercurio a 20c, Cul de las dos mezclas tendr mayor temperatura final de equilibrio? Supngase que el recipiente no intercambia calor.

Datos:

1

2

3

1

2

3

2 2 2 1 1 1 3 3 3

1 1 2 2 3 3

101010

1002020( )( )( ) ( )( )( ) ( )( )( )

( )( ) ( )( ) ( )( )(10)(0,5*1000)(20) (10)(1*1000)(100) (10)(0,033*1000)(20)

(10)(1*1000) (10)(0,5*1000) (1

m kgm kgm kgT cT cT c

m c T m c T m c TTfm c m c m c

Tf

0)(0,033*1000)(100000) (1000000) (6600)

(10000) (5000) (330)1106600

1533072,18

Tf

Tf

Tf c

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24

6) En un recipiente de aluminio a 20c cuya masa es 0,5kg se mezclan 10kg de agua a 20c con 50kg de anilina a 80c Cul ser la temperatura final de la mezcla?

Datos:

1

2

3

1

2

3

2 2 2 1 1 1 3 3 3

1 1 2 2 3 3

0,51050

202080( )( )( ) ( )( )( ) ( )( )( )

( )( ) ( )( ) ( )( )(10)(1*1000)(20) (0,5)(0, 217*1000)(20) (50)(0,5*1000)(80)

(0,5)(0,217*1000) (10)(1*1000)

m kgm kgm kgT cT cT c

m c T m c T m c TTfm c m c m c

Tf

(50)(0,5*1000)(200000) (2170) (2000000)

(108,5) (10000) (25000)220217035108,562,7

Tf

Tf

Tf c

7) Si en dos recipientes A y B que contienen cada uno 50kg de agua 20c se vierte en

A 100kg de mercurio a 100c, y en B 100kg de anilina a 100c Cul lograra una temperatura mayor de equilibrio?

a) Datos:

1

2

1

2

50100

20100

m kgm kgT CT C

2 2 2 1 1 1

1 1 2 2

( )( )( ) ( )( )( )( )( ) ( )( )

(100)(0,033*1000)(100) (50)(1*1000)(20)(50)(1*1000) (100)(0,033*1000)

m c T m c TTfm c m c

Tf

Campo de Ciencia y Tecnologa

25

330000 100000050000 3300

133000053300

24,9

Tf

Tf

Tf c

b) Datos:

1

2

1

2

50100

20100

m kgm kgT CT C

2 2 2 1 1 1

1 1 2 2

( )( )( ) ( )( )( )( )( ) ( )( )

(100)(0,5*1000)(100) (50)(1*1000)(20)(50)(1*1000) (100)(0,5*1000)

5000000 100000050000 50000

6000000100000

60

m c T m c TTfm c m c

Tf

Tf

Tf

Tf c

8) Qu cantidad de calor es necesario entregar a 15kg de agua para que pase de una temperatura de 5c a vapor de agua a una temperatura de 170c?

Datos:

1

1

151*100055 100 170

m kgcT cT c c c

1)( )

(15)(1)(100 5)1, 425

Q mc Tf TiQQ kcal

Campo de Ciencia y Tecnologa

26

2)

( )(15)(1)(170 100)1,050

Q mc Tf TiQQ kcal

3)

(15)(539)8,085

Q mlvQQ kcal

4)1,425 1050 8085

10560Q kcal

9) Qu cantidad de calor requiere para llevar 0,50kgde oro a una temperatura de 20c a oro lquido hasta una temperatura de 2000c?

Datos:

1

0,500,0031 /201063002000

2660

m kgc kcal kg cT cTfTfT C

1 20 2660 20001)

( )(0,50)(0,0031)(2660 20)4092

T c c c

Q mc Tf TiQQ Kcal

Campo de Ciencia y Tecnologa

27

2)( )

(0,50)(0,0031)(2000 2660)1023

Q mc Tf TiQQ Kcal

3)

(0,50)(1063,00)531,5

4)4092 1023 531,5

3.600,5

Q mlfQQ Kcal

Q kcal

10) Sean dos bloque idnticos en masa y a una misma temperatura (120c) si uno es de

aluminio y el otro de cobre, Cul elevara ms la temperatura de 20 kg de agua, si la temperatura es 20 c

a) Aluminio

Datos:

1

2

1

2

1220

12020

m kgm kgT CT C

Campo de Ciencia y Tecnologa

28

2 2 2 1 1 1

1 1 2 2

( )( )( ) ( )( )( )( )( ) ( )( )

(20)(1*1000)(20) (12)(0, 217*1000)(120)(12)(0,217*1000) (20)(1*1000)

400000 3124802604 20000

71248022604

31,52

m c T m c TTfm c m c

Tf

Tf

Tf

Tf c

b) Cobre

Datos: 1

2

1

2

1220

12020

m kgm kgT CT C

2 2 2 1 1 1

1 1 2 2

( )( )( ) ( )( )( )( )( ) ( )( )

(20)(1*1000)(20) (12)(0,093*1000)(120)(12)(0,093*1000) (20)(1*1000)

400000 1339201116 20000

53392021116

25, 28

m c T m c TTfm c m c

Tf

Tf

Tf

Tf c

Campo de Ciencia y Tecnologa

29

11) Si la masa de los bloques del problema anterior es de 5 kg Cules sern las temperaturas de equilibrio?

a) Aluminio

Datos: 1

2

1

2

520

12020

m kgm kgT CT C

2 2 2 1 1 1

1 1 2 2

( )( )( ) ( )( )( )( )( ) ( )( )

(20)(1*1000)(20) (5)(0, 217*1000)(120)(5)(0,217*1000) (20)(1*1000)

400000 1302001085 20000

53020021085

25,14

m c T m c TTfm c m c

Tf

Tf

Tf

Tf c

b) Cobre Datos:

1

2

1

2

520

12020

m kgm kgT CT C

2 2 2 1 1 1

1 1 2 2

( )( )( ) ( )( )( )( )( ) ( )( )

(20)(1*1000)(20) (5)(0,093*1000)(120)(5)(0,093*1000) (20)(1*1000)

400000 55800465 20000

558002046522, 27

m c T m c TTfm c m c

Tf

Tf

Tf

Tf c

Campo de Ciencia y Tecnologa

30

12) Qu cantidad de calor es necesario entregar a 10 kg de alcohol etlico lquido para que pase de 50c a alcohol etlico en forma de vapor a 300c? Datos:

100,586 /50204 /

i

m kgc kcal kg cT clv kcal kg

Temperatura punto de fusin 114

300f

f

T cT c

Temperatura punto de ebullicin T=78c 50 78 300iT c c c