Documento 833873

COLEGIO MONTEBELLO INSTITUCIÓN EDUCATIVA DISTRITAL
RESOLUCIÓN DE INTEGRACIÓN No. 1721 DE JUNIO DEL 2002
NIT 830.016.596 – 9
GUIA DE NIVELACION GRADO ONCE
NOMBRE:______________________________________ CURSO: ________ FECHA:___ NOTA:_____
CONTEXTUALIZACION
DETERMINACIÓN DE LA ACELERACIÓN
GRAVEDAD PÉNDULO SIMPLE
DE
LA
Se denomina péndulo simple (o péndulo matemático) a un
punto material suspendido de un hilo inextensible y sin peso,
que puede oscilar en torno a una posición de equilibrio. Un
péndulo matemático no tiene existencia real, ya que los puntos
materiales y los hilos sin masa son entes abstractos. En la
práctica se considera un péndulo simple un cuerpo de
reducidas dimensiones suspendido de un hilo inextensible y de
masa despreciable comparada con la del cuerpo. En el
laboratorio emplearemos como péndulo simple una esfera
metálica suspendida de un fino hilo.
El péndulo matemático describe un movimiento armónico simple
en torno a su posición de equilibrio, y su periodo de oscilación
alrededor de dicha posición está dada por la ecuación siguiente:
T  2
L
g
Siendo
L: longitud del péndulo
g: aceleración de la gravedad local
T: periodo
oscilaciones
del
movimiento
para
pequeñas
2da Ley de la Termodinámica.- "Es imposible construir una
màquina capaz de convertir todo el calor absorbido en trabajo
mecánico"
Ejemplo: Un sistema termodinámico al absorber 120 J de calor
su energía interna se incrementa en 40 J. calcular el trabajo
realizado.
Calor absorbido: Q = +120 J
Aumento de la energía
interna: △U = +40 J
Aplicando la primera ley de
la termodinámica: Q = W +
△U
Reemplazando los datos:
120 J = W + 40 J
Luego: W = +80 J
El trabajo obtenido es
positivo; lo cual significa que
es un trabajo realizado por el
sistema.
CUESTIONES:
Despejando g obtenemos:
4 2L
g
T2
Utilizando esta expresión se puede calcular el valor de g sin
más que determinar, para un péndulo dado, la longitud y el
periodo. Para obtener mayor precisión, se suelen medir los
periodos correspondientes a varias longitudes de péndulo.
TERMODINÁMICA
Es una parte de la Física que estudia los cambios de las
propiedades térmicas de la materia, como la presión,
temperatura, y las relaciones entre el calor y otras formas de
energía. Su estudio se basa en dos leyes importantes:
1ra Ley de la termodinámica.- "En cualquier proceso
termodinámico se cumple que el calor ganado o perdido por el
sistema es igual a la suma del trabajo realizado por o sobre el
sistema y la variación de la energía interna del sistema"
1º.-Realiza un diagrama de las fuerzas que actúan cuando un
péndulo simple es desviado de la vertical.
2º.- Determina el período de oscilación, en la Luna, de un
péndulo que, en la Tierra, realiza 15 oscilaciones en 30 s. Dato:
La aceleración de la gravedad en la Luna es la sexta parte que
en la Tierra.
3º.-Si un reloj de péndulo adelanta. ¿Se debe disminuir o
aumentar la longitud del péndulo para corregir la desviación?
Razona la respuesta.
4º.-¿Qué le sucede al período de un péndulo cuando éste se
traslada a un lugar donde la gravedad es mayor?
5º.- En 1851 Leon Foucault, físico francés nacido en París en
1819, realiza uno de los experimentos más espectaculares de la
historia de la Ciencia. Puedes explicar en qué consistió.
6°. – Consulte la manera de calcular la velocidad y la
aceleración en el M.A.S. Escriba las ecuaciones y razone sobre
el origen de las mismas
APLICACIÓN.

Consulte sobre el funcionamiento de un refrigerador,
una máquina de vapor y el aire acondicionado, e
indique qué relación tiene esto con la termodinámica.

Consulte sobre las semejanzas que tienen las
partículas que componen un cuerpo con un sistema
masa- resorte
VERIFICACIÓN
1.
a)
b)
2.
a)
b)
3.
a)
b)
Una partícula describe un movimiento oscilatorio
armónico simple, de forma que su aceleración
máxima es de 18 m/s2 y su velocidad máxima es de
3 m/s. Encontrar:
La frecuencia de oscilación de la partícula.
La amplitud del movimiento.
Un punto material de masa 25 g describe un M.A.S.
de 10 cm de amplitud y período igual a 1 s. En el
instante inicial, la elongación es máxima. Calcular
La velocidad máxima que puede alcanzar la citada
masa y
El valor de la fuerza recuperadora a cabo de un
tiempo igual a 0’125 s.
La energía total de un cuerpo que realiza un M.A.S.
es de 3.10-4 J y la fuerza máxima que actúa sobre el
es 1'5.10-2 N. Si el período de las vibraciones es 2 s y
la fase inicial 60º, determinar:
La ecuación del movimiento de este cuerpo;
Su velocidad y aceleración para t = 0.
4.
Cuando un resorte se estira ligeramente mediante
una pequeña sobrecarga, al soltarlo comienza a
oscilar alrededor de la posición de equilibrio inicial.
¿Qué sucede con el período de oscilación cuando se
va cargando el resorte con masas cada vez
mayores?. Razone la respuesta.
5.
Un muelle helicoidal tiene una longitud de 15 cm.
Cuando de él pende una masa de 50 g queda en
reposo con una longitud de 17 cm. A continuación se
le estira hacia abajo, de modo que el sistema
comienza a oscilar con una amplitud de 5 cm.
Calcular : a) la frecuencia del movimiento; b) la fuerza
recuperadora a los 0,2 s de haber empezado a
oscilar. ( g= 10 m/·s2)
6.
Una cantidad de calor igual a 2.500 (J) se añade
a determinado sistema, y sobre él se realiza un
trabajo de 1.800 (J). ¿Cuánto es el cambio de
energía interna en el sistema?
7.
100 gramos de vapor de agua encerrada en un
recipiente hermético, tipo cilindro y pistón, es
enfriado desde 180 ° C a 120 ° C; a la vez que se
realiza un trabajo externo de 10.000 (J),
reduciendo su volumen por medio del pistón.
Considere que el calor específico del vapor de
agua es 0,46 (cal/ g °C) y determine la variación
de energía interna del sistema.
8.
Un gas ideal se comprime lentamente a una
presión constante de 2 (atm), desde 10 litros a 2
litros. En este proceso, algo de calor sale y la
temperatura desciende. A continuación se le
agrega calor, manteniendo constante su volumen,
pero dejando que aumenten la presión y la
temperatura hasta que ésta alcanza su valor
original.
a. Represente este proceso total en un
diagrama P/Vb. Calcule el trabajo total efectuado por el
gas en el proceso.
c. Calcule el flujo de calor total hacia el
gas.
9.
El cilindro de un motor contiene 0,25 moles de
un gas monoatómico ideal. El gas se expande
rápidamente en un proceso adiabático, contra el
pistón. Durante el proceso, la temperatura
disminuye de 1.150 ° K a 400 ° K. ¿Cuánto
trabajo realiza el gas?
10. Un gas se expande rápidamente (proceso
adiabático) realizando un trabajo de 250 (J).
¿Cuánto es la variación de la energía interna del
gas?
11. Determine el cambio de energía interna de un
litro de agua a 100 ° C, cuando se ha evaporado
por completo, de lo cual se obtienen 1.671 litros
de vapor de agua a 100 ° C. Suponga que el
proceso se realiza a presión atmosférica.
12. Un mol de gas ideal se expande lentamente, en
un proceso isotérmico, de modo que su volumen
inicial aumenta 7 veces.
13. Un mol de Helio a 27 ° C, se expande duplicando
su volumen inicial, en un proceso adiabático.
Determinar la variación de su energía interna, y
el trabajo realizado por el gas.
14. Un recipiente contiene 8 gramos de helio que
inicialmente se halla a una temperatura de 27 °
C. La pared superior del recipiente está
constituida por un émbolo móvil (pistón), cuya
masa es despreciable. Se calienta el gas hasta que
su volumen sea el doble del inicial.
a. ¿Cuánto es el trabajo realizado por el
gas?
b. ¿Cuánto es la variación de su energía
interna?
c. ¿Cuánto es el calor absorbido por él?
15. La razón de compresión V1 / V2 , de un motor
Diesel es aproximadamente 15. Si el cilindro, al
comenzar la carrera de compresión, contiene aire
a la presión de 1 (atm) y temperatura de 15 ° C,
¿Cuáles son la presión y la temperatura al final
de la carrera? Suponga que la mezcla de aire y
combustible, se comporta como un gas perfecto,
cuyo índice adiabático es 1,4.
EVALUACIÓN
Realice la corrección de la prueba censal argumentando o
mostrando los procesos para dar la respuesta correcta.