LABORATORIO DE BIOFISICA Y FISICA COLEGIO DE FISICA FISICA H ING. ESPERANZA Y. EVARISTO BORREGO LIC. ROBERTO MERCADO HERNANDEZ F ISICA II TEMA Num I 1020111510 ESTATICA Y FLUIDOS Ficha Num I OBJETIVO: El alumno a p l i c a r á las propiedades de los f l u i d o s en reposo a fenómenos b i o l ó g i c o s y r e s o l v e r á problemas. ACTIVIDADES: 1.- Defina el concepto de presión 2.- Complete la s i g u i e n t e t a b l a de Unidesdes de Presión 1 Atmosfera = 3.- E x i s t e n mm Hg . = cm. Hg . = Kg. /cm2 = Nt/cm2 = _ _ Dinas/cm^ = Nt/mt 2 d i f e r e n t e s a p a r a t o s para medir la p r e s i ó n . Describa los s i g u i e n t e s y Explique su funcionamiento a) Barómetro de Mercurio b) Barómetro Anaeroide 4 . - Defina la ecuación d i f e r e n c i a l para e v a l u a r la presión en el i n t e r i o r de un f l u i d o 5.- Explique los pasos para r e s o l v e r l a ecuación d i f e r e n c i a l an- terior . 6.- ¿ Cómo a f e c t a la presión cada v a r i a b l e involucrada en ecuación obtenida en el punto k ? 7.- Enuncie el p r i n c i p i o de Arquimides 8.- Describa la ecuación que se o b t i e n e a p a r t i r del Arquimides ( fuerza de f l o t a c i ó n ) 9.- Dé una expl i c a c i 'on sobre los s i g u i e n t e s a) El pr ¡'ncTp^rlWl^ cuerpo humano puede f l o t a r hechos: ho¡zonta 1 mente sobre el agua b) Una persona puede permanecer sentada y f l o t a r en las aguas del mar Muerto. c) Como se logra que vaya a l fondo del mar un submarino 1 . 10.- Dé t r e s ejemplos f í s i c o s y t r e s b i o l ó g i c o s donde se a p l i q u e el p r i n c i p i o de Arquimides 11.- Enuncie el p r i n c i p i o de P a s c a l . F ISICA II TEMA Num I 1020111510 ESTATICA Y FLUIDOS Ficha Num I OBJETIVO: El alumno a p l i c a r á las propiedades de los f l u i d o s en reposo a fenómenos b i o l ó g i c o s y r e s o l v e r á problemas. ACTIVIDADES: 1.- Defina el concepto de presión 2.- Complete la s i g u i e n t e t a b l a de Unidesdes de Presión 1 Atmosfera = 3.- E x i s t e n mm Hg . = cm. Hg . = Kg. /cm2 = Nt/cm2 = _ _ Dinas/cm^ = Nt/mt 2 d i f e r e n t e s a p a r a t o s para medir la p r e s i ó n . Describa los s i g u i e n t e s y Explique su funcionamiento a) Barómetro de Mercurio b) Barómetro Anaeroide 4 . - Defina la ecuación d i f e r e n c i a l para e v a l u a r la presión en el i n t e r i o r de un f l u i d o 5.- Explique los pasos para r e s o l v e r l a ecuación d i f e r e n c i a l an- terior . 6.- ¿ Cómo a f e c t a la presión cada v a r i a b l e involucrada en ecuación obtenida en el punto k ? 7.- Enuncie el p r i n c i p i o de Arquimides 8.- Describa la ecuación que se o b t i e n e a p a r t i r del Arquimides ( fuerza de f l o t a c i ó n ) 9.- Dé una expl i c a c i 'on sobre los s i g u i e n t e s a) El pr i n c r ' ^ r K f ^ cuerpo humano puede f l o t a r hechos: ho¡zonta 1 mente sobre el agua b) Una persona puede permanecer sentada y f l o t a r en las aguas del mar Muerto. c) Como se logra que vaya a l fondo del mar un submarino 1 . 10.- Dé t r e s ejemplos f í s i c o s y t r e s b i o l ó g i c o s donde se a p l i q u e el p r i n c i p i o de Arquimides 11.- Enuncie el p r i n c i p i o de P a s c a l . l o o T m QC3-I 12.- Describa l a ecuación que se o b t i e n e a p a r t i r del de Pascal principio ( p r e s i ó n hidrául ica ) 13.- Dé t r e s ejemplos f í s i c o s y t r e s b i o l ó g i c o s donde se apli- que el p r i n c i p i o de P a s c a l . 1A.- Describa l a p r e s i ó n pulmonar y l a intrapleural en el proce so de r e s p i r a c i ó n de los humanos. 15.- Mencione los p r i n c i p a l e s e f e c t o s b i o l ó g i c o s producidos por l a s a l t a s y bajas presiones ra en el a i r e ( profundidad en el mar y a 1 tu ). 16.- D e f i n a : p r e s i ó n S i s t ó l i c a y D i a s t ó l i c a y de sus v a l o r e s no_r males en los humanos. 17.- S i g n i f i c a d o de la medida de presión en los neumáticos de un automovi 1 . nm&B* .TAJKO I 1' '• ¡i"'' ".'•'"í'-k •;>Up no? FISICA II TEMA Núm I ESTATICA DE FLUIDOS FICHA Núm I . LABORATORIO 1.- Un bloque de aluminio cuyo volumen es de 0.11 Mt^. se encuentra completamente sumergido en agua. El bloque está suspendido por medio de un c a b l e . C a l c u l e ; a) La masa y e l peso del b) El empuje que recibe el bloque, c) La tensión del bloque, cable. 2 . - Un cubo de madera de 6 dm. de a r i s t a f l o t a en agua, quedando 3/^ partes de su volumen sumergido ¿ Cuanto pesa el cubo ? 3.- Un trozo de metal de 20 Nt. tiene una densidad de 4 gr./cm^ - Está colgado en un r e c i p i e n t e que t i e n e a c e i t e de densidad 1.5 gr/cm^ por medio de una cuerda. Calcule la tensión en la cuer- da. ¿t. - Una pieza i r r e g u l a r de metal tiene un peso de 10 Nt. en e 1 a i r e y d e 8' Nt. cuando se sumerge en el la densidad del agua. Calcule el volumen y- metal. 5.- Un c i l i n d r o uniforme de madera f l o t a en agua con 1/5 de su volu-v • men sobre la s u p e r f i c i e de e l l a . Si después f l o t a en c i e r t o a c e i t e , solo la decima parte de su a l t u r a se e n c o n t r a r í a sobre la s u p e r f i c i e de dicho l í q u i d o . Encuentre la densidad del aceite. 6.- ¿ Que volumen mínimo de m a t e r i a l de densidad = 0.8 gr/cm."^ es -necesario para mantener enteramente sobre la s u p e r f i c i e del a - gua a un hombre de 80 Kg. de masa. 1 U n tanque rectangular de 3 x h de sección recta y 2 mt. de a l t u r a esta l l e n o de agua. C a l c u l e la presión y la fuerza sobre el do y sobre cada lateral. fon— - 8 . - Tres niños cada uno de los c u a l e s t i e n e un peso de 35 n t . k- fabrican una balsa para f l o t a r sobre el agua. Suponiendo que l a madera tenga una densidad de 0.8 Gr/cm. 3 . C a l c u l e el volumen mínimo de la - balsa para que los niños no se mojen. 5 ROS 9.-Una barcasacargada con carbón t i e n e una masa t o t a l de 2.^ x 10 Kg. y sus dimenciones son 15.0 mt. de largo y 8.0 mt. de ancho. Calcul e a) La profundidad, (h) f i c i e del agua ) dad; c) a que la barcasa se sumerge b a j o ; b) La presión dentro del f l u i d o a esa la.super profundi- La fuerza que el agua e j e r c e sobre el fondo de la barcasa. 10.- Una barcasa cargada de carbón l l e g a a un puente sobre el canal iD ni por donde navega y se encuentra que el carbón e s t á a p i l a d o demasiado a l t o para que pueda pasar por debajo del p u e n t e . ¿ Q u é hacemos: sa- car o a ñ a d i r carbón para pasar ? 11.- Tres l í q u i d o s i n m i s c i b l e s se v i e r t e n en un r e c i p i e n t e c i l i n d r i c o de 2 0 cm. de diámetro, l a s cantidades y densidad de los l í q u i d o s 0.5 l t . , ; 0.125 l t . , 2.6 gr/cm. 3 1.0 gr/cm. 3 y O.k l t . C a l c u l e l a fuerza t o t a l que actúa sobre el fonH^ son: 0.8 gr/cm 3 eec¡ p í e n t e . 12.- Un o b j e t o que pesa Ik n t . en a i r e y 16 n t . cuahdo está en sumergido en e l agua, pesa solamente 12 n t . cuando se sumerge en un a c e i t e . Encuentre la densidad del aceite. 13.- Realizando un esfuerzo de a s p i r a c i ó n intenso, la p r e s i ó n a l v e o l a r - puede ser de -80 mm Hg. a) A qué a l t u r a máxima puede a s p i r a r s e aguau t i l i z a n d o un pequeño tubo de p l á s t i c o , b) A qué a l t u r a máxima puede a s p i r a r s e ginebra mediante el mismo d i s p o s i t i v o ? g inebra ( densidad de la 0 . 9 20 g r . / c m . 3 \k.- ¿ Qué p r e s i ó n actúa sobre un buzo de 5 mts. por debajo de la s u p e r f i c i e de un ¡ago ' y ¿ debajo de la s u p e r f i c i e del mar ? 15 .-¿ Cuál s e r i a la p r e s i ó n de l a tura es de 0 ° C . atmosfera a 1 Km.de a l t u r a s i considere la densidad del a i r e a 1.29 que la presión v a r i a l i n e a l mente con la altura. la temper£ Kg./mt. 3 y — lEoHds 5 * .jf> cí£ s b o --'->.] • b&r, í f a Mp c A un p a c i e n t e s e l e a d m i n i s t r a - 31 sb orn : " • : nàmtji s i t u a d o a 1.2 mts. Si . g>l 01 x - : por encima de la cama s o b r e la cual esta tendido en la vena la p r e s i ó n es de 1C.8 cm. de agua ¿ Cuál es la pre s i ó n en mm. de Hg. con 4a que el -3b f :. -üMbO . ortons sb . im j- O ' /. •• ; • ' plasma sanguínea desde un r e s p i r a n t e plasma e n t r a a esta vena ? Una niña t i e n e el c e r e b r o a 20 1 por encima del corazón y sus pies i*21 d e b a j o de él . ¿ C a l c u l e el v a l o r de la p r e s i ó n sanguínea .• í. lica - ? bn U "ìOT q 6 5S s Gb í « i en ,mm. de Hg. de estos dos extemos . Suponga que a l corazón la p r e s i ó n sanguínea sistòlica sisto- salir del- es de 120 mm Hg . . Una perca de agua d u l c e t i e n e una densidad de 1.005 gr./cm^. y unavejiga a) natatoria f l e x i b l e que ocupa el H a l l e la densidad del b) S i pez s i 7-5 % de su v o i . su v e j i g a se a p l a s t a r á por completo un ejemplo sano nadará hasta una profundidad de 5-5 mt. b a j o la s u p e r f i c i e ¿ Cuál será su densidad ? Desde un f r a s c o a t r a v é s de un tubo c i r c u l a r al brazo de un p a c i e n t e . por encima del brazo, Cuando el f l u y e plasma que f r a s c o e s t á a 1.5 m t , . de a l t u r a ¿ C a l c u l e la p r e s i ó n del plasma cuando a. la vena - 9 í n. & i q ; .. fgtjv :• »i-. i O ídi®tou3 na ejes- c bri su. COLFGin DE F I S I C A I KG . FS PEP..AHZA Y . FVA RIS TO Tiqae absu^ s. LIC. v. 6 í ab o[&d3b to . í ((519 3 ¿ i ' m ISRI f sb s< ? o i « ¡2 6 TU 3 í s 9b. ¡n>i í e L. • . i -•••• ' , dX : s si'• ¿ í»b tr 6TU J Í (•> 6.( rjoo s a n a c i llega ROBERTO MERCADO HERNANDEZ. entra F IS ICA II TRMA Num 2 DINAMICA DE FLUIDOS FICHA Num I 0 B J ET IVO : El alumno a p l i c a r á las propiedades de los f l u i d o s en movimiento a fenomenos c i o l ó g i c o s y r e s o l v e r á :6 el í »H nu i c problemas r e l a c i o n a d o s con - tema. ACTIVIDADES: 1.- Explique los d i f e r e n t e s t i p o s de f l u j o s de f l u i d o s 2.- Dé dos ejemplos f í s i c o s y dos b i o l ó g i c o s de cada t i p o de flu_ j o de f l u i d o . 3.- Defina el termino k.- Si viscosidad se t i e n e dos l a t a s del mismo volumen una con g a s o l i n a y o t r a con a c e i t e y se v a c i a n al mismo tiempo ¿ Cuál se v a c i a primero? 5.- Describa ¿ Por qué ? l a s c a r a c t e r í s t i c a s de un tubo de f l u j o 6.- Deduzca la ecuación de c o n t i n u i d a d . Dé el s i g n i f i c a d o de cada va r i a b l e . 7.- Dé dos ejemplos donde se a p l i q u e claramente la ecuación de -con t i nu id ad. 3.- Para el concepto de Gasto dé la definición, explique su ecua c i ó n y sus unidades en el sistema M.K.5. y C . G . S . 3.- Enuncie el Teorema oe B e r n o u l l i . Dé la ecuación, el significa do de cada v a r i a b l e y l a s unidades de medición. 1 Dé dos ejemplos donde se a p l i q u e claramente el Teorema de - bernou 1 1 i . 11.- ¿ Coro api i car i a la ecuac ión de cont i nu i dad er, la c i rcul ac ion sanguínea ? 12.- ¿ Es a p l i c a b l e la ecuación de B e r n o u l l i guinea ? ¿ Por qué ? en la c i r c u l a c i ó n San 13.- Deduzca a p a r t i r del Teorema de Bernoul1 í l a ecuación que representa a l a Ley de T o r r l c e l l I ( Explique l a s considera^ c i o n e s hechas ). 14.- Defina l a d ¡fue ion y de dos ejemplos b i o l ó g i c o s y dos fís_i_ eos. 1 5.Defina l a osomosis y de dos ejemplos b i o l ó g i c o s y dos eos. COLEGIO DE F I S I C A ING, ESPERANZA Y , EVARISTO L I C . ROBERTO MERCADO H. ffsi - 8- >tf3¡» f , •i/o 1 I gxH FISICA II TEMA Núm 2 DINAMICA DE FLUIDOS LABORATORIO: 1.- Por una t u b e r í a de s e c c i ó n v a r i a b l e c i r c u l a agua con una v e l o c i d a d de 2 Mt./seg. en un punto donde e l diámetro e s de 2 cms. Encuentre la v e l o c i d a d en o t r o punto donde e l diámetro es de 6 cm. C a l c u l e - el gasto en la t u b e r í a y la d i f e r e n c i a de p r e s i ó n e n t r e los dos -puntos ( P 2 - P-\ ) - ño I 2 ¡ '1' M GT2S8A¥3 2.- Encuentre p e r f o r a c i ó n hecha en un tanque de 60 mt. de a l t o que se l l e n a com- TtmJQO pletamente. , Y AS&Wífsf®!23 . H C'IA'JÓH la v e l o c i d a d de s a l i d a de un l í q u i d o que f l u y e por una - 3.- El o r i f i c i o se encuentra a 20 mt. del fondo. Una c o r r i e n t e de agua c i r c u l a por una t u b e r i a h o r i z o n t a l de seccrón variable. Mts.2, En un punto donde e l área de l a t u b e r í a es de k x 10 ^- la presión v a l e 2.0 z 105 n t / m t . 2 y la v e l o c i d a d del fluido 1.5 m t . / s e g . . En o t r o punto 3 mts. mas a l t o que e l a n t e r i o r la se£ cion transversal de la t u b e r i a es de 12 x 10~5 Mt. 2 Encuentre la - v e l o c i d a d del f l u i d o y la presión en el punto mas a l t o . k.- E l diámetro i n t e r n o normal de una t u b e r í a h o r i z o n t a l es de 1.0 cm., posee una sección reducida con un diámetro de 0 c m . , de agua que c i r c u l a Encuentre Si e l volumen por segundo es de 0 . 2 x 10"^ mt.3. la v e l o c i d a d del f l u i d o en la sección reducida y la d i f e - r e n c i a de presión e n t r e los dos puntos ( P l " P2 ). 5.- En un tanque cerrado se encuentra a i r e por encima del n i v e l del agua a una presión de 2 x v e r t i c a l m e n t e hacía 10$ N t . / M t . 2 . Se proyecta un pequeño chorro - a r r i b a desde una abertura que se encuentra mt. por debajo de la s u p e r f i c i e del agua. C a l c u l e k - la a l t u r a que alcar^ zará el agua Después de s a l i r . 6.- Una t u b e r i a de agua que t i e n e 2 . 5 cm. de diámetro i n t e r n o conduce - agua hasta la base de una casa con una v e l o c i d a d de 30 cgi./seg. a una presión de 3.0 x 10$ N t . / m t . 2 Sí la t u b e r í a se reduce a 1.8 cms. y se e l e v a hasta un segundo piso 8.0 mt. por encima del punto de Calcule la v e l o c i d a d y la presión en e l punto mas a l t o . llegada. -9- -8 7 . - Se p r á t i c a lateral un o r i f i c i o c i r c u l a r de 2.5 cm. de diámetro en la de un gran depósito y a una a l t u r a n i v e l del agua. C a l c u l e parte de 6 mt. por dehajo del la v e l o c i d a d de s a l i d a y e l volumen que -- s a l e por unidad de tiempo. 8 Una t u b e r í a t i ene un diámetro de 50 cm. en una s e c c i ó n donde la o ___ presión es de 17 N t . / cm. 25 cm. y se encuentra . En o t r a s e c c i ó n donde e l diámetro es de 10 mt. más a l t o que l a p r i m e r a , la velocidad de c i r c u l a c i ó n es de 0 . 5 mt./seg. por un f l u i d o de densidad de 0.8 gr./cm.3 C a l c u l e l a v e l o c i d a d en la primera s e c c i ó n y la presión en e1 punto más a 1to. 9.- Calcule la v e l o c i d a d de s a l i d a de l a vena de agua que f l u y e a través de un o r i f i c i o a 8 mt. por debajo de la s u p e r f i c i e l i b r e del en un depósito de gran capacidad, sabiendo que en l a c i t a d a c i é ce e j e r c e una presión de 15 Nt./cm. 10.- El f l u j o de sangre en l a a r t e r i a es de 60 mi/mi n. la a r t e r i a 2 femoral en un animal Ifquido superfi- experimental- t i e n e un diámetro de k mm y la vena femoral de 10 mm. C o n s i d e r a n d o que toda la sangre que pasa por la a r t e r i a s a l e por la vena, a) ¿ Cuál es la v e l o d i d a d l i n e a l la a r t e r i a . b) y en la vena. 1 1.- Determine e 1 t i p o de f l u j o de l a sangre en- ( laminar o tabulento ) que t i e n e gre en la a r t e r i a a o r t a con las s i g u i e n t e s c a r a c t e r í s t i c a s : la sar^ s a l i d a -- cardiaca 5 l t . / m i n . , área 2.5 cm. 2 , densidad de la sangre 1.05 g r . / 2 crp.3 y una v i s c o s i d a d de 0.06 din seg./cm. . 12 ' ~ C a l c u l e el número de Reynolds en la aorta 0.33 m/seg. 10" 3 ) y en un c a p i l a r ( r = 0 . ? cm.,7/ sangre = ( r = 2 x 10"6m, V sangre = 0.66 x - m/seg. ) densidad de la sangre 1.020 Kg./m 3 , v i s c o s i d a d = ^ - cp. Comentar el t i p o de f l u j o más probable en cada caso. 13.- Se u t i 1 iza un tubo de P i t o t pera medir la v e l o c i d a d del f l u j o guíneo san- y e l manómetro r e g i s t r a una p r e s i ó n de 25 t o r r . C a l c ú l e s e la v e l o c i d a d de la sangre. 11».- En una a r t e r i a se ha formado una p l a c a a r t e r i oescl eró ti c a , que reduce e l área t r a n s v e r s a l disminuirá a 1/5 del v a l o r normal. la presión en e s t e punto? ¿ En que p o r c e n t a j e - ( presión a r t e r i a l 100 mm Hg.— v e l o c i d a d normal de la sangre 0.12 m/seg.) 15.- ¿ Qué exceso de presión se requiere para e n v i a r agua a t r a v é s de una aguja hípodérmíca de 2 cm. de -longitud y 0.3 mm de diamtro a l •3 de 1 cm. *7 seg. ? ritmo - 1C 16.- El c o e f i c i e t t e de d i f u s i ó n de la sacarosa en agua es 5.2 x mt. lo"10 2/seg. C a l c ú l e s e cuánta sacarosa se d i f u n d i r á a la largo de un tubo h o r i z o n t a l de s e c c i ó n 5 cm. 2 en 10 seg. bajo un gradien- t e de c o n s e n t r a c i ó n de C.25 Kg. / m t \ COLEGIO DE F I S I C A ING. ESPERANZA Y . EVARISTO L I C . ROBERTO MERCADO H. - FISICA Il II TEMA No. 3 FENOMENOS DE INTERFASE FICHA No. 1 OBJETIVO: El alumno a n a l i z a r á los fenómenos que ocurren en la interfase, así como su a p l i c a c i ó n en algunos procesos b i o l ó g i c o s y r e s o l v e r á profa 1ema s . a c t i v i dades: 1.- D e f i n i r el término Tensión 2.- ¿ Qué f u e r z a s actúan en la vidrio? (esquematice 3.- ¿ Como se c a l c u l a e l Superficial i n t e r f a s e de una gota de agua en un ). t r a b a j o n e c e s a r i o para aumentar la super- f i c i e de una p e l í c u l a de un f l u i d o ? A p a r t i r de la d e f i n i c i ó n de la t e n s i ó n s u p e r f i c i a l ecuación de la pregunta cu l a r dicha a n t e r i o r , deduzca la fórmula para c a l tensión. 5 . - ¿ Qué s i g n i f i c a d o superficie y de la -- tiene " Superficie super-mlnlma " ó " menor posible? 6.- ¿ Defina las f u e r z a s de cohesión y adhesión ? Dé ejemplos donde se puedan o b s e r v a r s e . 7.- E x p l i q u e e l concepto de capi la r i dad 8 . - De dos ejemplos b i o l ó g i c o s donde se a p l i q u e la 9.- ¿ Qué son l o s sistemas capHaridad. dispersos? 10.- ¿Qué es una suspensión? ¿ Que e s una emulsión? 11.- ¿ Como ayudan los e m u l s i f i c a n t e s en la t e n s i ó n s u p e r f i c i a l COLEGIO DE F I S I C A ING. ESPERANZA Y. EVARISTO L I C . ROBERTO MERCADO H. ? 12 FISICA II TEMA No. 3 FENOMENOS DE INTERFASE LABORATORIO 1 . - Un a r e delgado de p l a t i n o de 16 cm. de perímetro se coloca hor¡zonta 1mente en a l c o h o l , la fuerza n e c e s a r i a para separar e l a r o del d i n a s , encuentre e l c o e f i c i e n t e de tensión s u p e r f i c i a l l í q u i d o es de 772 del a l c o h o l y la ten sión superf i c J a l . 2.- Un r e c i p i e n t e c i l i n d r i c o mide de c i r c u n f e r e n c i a agua c a s i a l tope, 20 cm. é s t e e s t á l l e n o de - un a r o de alambre que e n t r a j u s t o en la c i r c u n f e r e n c i a - del r e c i p i e n t e se coloca en é s t e . C a l c u l a r : La fuerza que opera en e l alam- bre ( aro ) debido a la superficial 3.- H a l l e tensión s u p e r f i c i a l , es de 23.7 dinas/cm, c a l c u l e también la tensión la fuerza que la tensión s u p e r f i c i a l de una v a r i l l a de-diámetro, Superficial s i e l c o e f i c i e n t e de tensión - maciza de v i d r i o , (la varilla superficial. e j e r c e sobre uno de los extremos la vari-Ha i n t r o d u c i d a en agua mide 3 cm. se sumerge v e r t í c a I m e n t e ) , e l c o e f i c i e n t e de Tensión es de 7.5 X 10 Kp/m., encuentre también la Tensión Superfi- cial. C a l c u l e la presión debida a la Tensión S u p e r f i c i a l en una gota casi ca de mercurio de 3 cm. de diámetro. E l C o e f i c i e n t e de Tensión esféri- Superficial del f l u i d o es de kQO dinas/cm. 5.- H a l l e e l t r a b a j o n e c e s a r i o para aumentar e l de 10cm a 15 cm, e l 6.- H a l l e diámetro de una pompa-de jabón C o e f i c i e n t e de t e n s i ó n s u p e r f i c i a l es de Q..00kZ la presión debida a la t e n s i ó n s u p e r f i c i a l Kp/m en una burbuja cuyo díame- t r o es de 1 mm., s i e l c o e f i c i e n t e de t e n s i ó n s u p e r f i c i a l es de 7.7 X 10 3 Kp/m. 7.- Determine la a l t u r a c a p i l a r en un tébo de v i d r i o cuyo diámetro i n t e r i o r de 0.6 mm., si se coloca v e r t i c a I m e n t e en un r e c i p i e n t e con agua. E l -3 c í e n t e de tensión s u p e r f i c i a l del agua es de 7.5 X 10 es coefi- Kp/m., e l ángulo de c o n t a c t o e£ de 0 o 8.- Los e f e c t o s de la t e n s i ó n s u p e r f i c i a l e s t r e c h a s para un l í q u i d o . se reemplaza e l se presentan siempre que hay a b e r t u r a s Para canales e s t r e c h o s de ancho r a d i o r por e l ancho d en la e c . (13). d , simplemente (a) Que t a n t o puede penetrar e l agua por una cortadura de 1mm de ancho e n ; s u bra zo? (De' su respuesta en cm.) para e l alcohol. b) Compare s u respuesta con un c á l c u l o similar í Encuentre el paso de una aguja de 3 cm. de largo que reposa sobre una s u p e r f i c i e de agua, causando una de p r e s i ó n en la s u p e r f i c i e que hace un ángulo de 50°con la v e r t i c a l . De su respuestas en - - Newton y L i b r a s . ¿ Qué diámetro deberían tener les s i la tensión s u p e r f i c i a l de como la s a v i a altura. los c a p i l a r e s del xilema de los árbo f u e r á una e x p l i c a c i ó n satisfactoria l l e g a a la copa de un pino g i g a n t e de 100 mt. de ( Tesión s u p e r f i c i a l de la s a v i a 73 x 10~3 N/m m lí I COLEGIO DE F I S I C A ' ING. ESPERANZA Y. EVARISTO L I C . ROBERTO MERCADO H. 0o) F I SICA II TEMA No. k MOVIMIENTO ONDULATORIO F ICHA No. I OBJETIVO: Al termino del tema, el alumno a n a l i z a r á las propiedades y el comportamiento del movimiento o n d u l a t o r i o y los a p l i c a r á en fenómenos biológicos. ACTIVIDADES: 1.- ¿ Como d e f i n e una onda? 2.- ¿ Cuáles son l a s p r i n c i p a l e s c a r a c t e r í s t i c a s de una onda? 3.- En un dibujo muestre l a s c a r a c t e r í s t i c a s p r i n c i p a l e s de - un movimiento o n d u l a t o r i o . ? Defina cada uno. k . - ¿ Cuáles son los t i p o s de ondas? Expliquelos 5.- ¿ Dé l a s ecuaciones de las ondas anteriores? 6..- ¿ Por que el ángulo de l a s funciones t r i g o n o m é t r i c a s riores t i e n e n un f a c t o r ( X - v t ) cuando v i a j a ante- la onda- a la derecha. 7.-1 Qué es un movimiento armónico simple ( mas ) ? 8.- Explique el s i g n i f i c a d o de número de onda. 3.-1 Como s e expresa la v e l o c i d a d de una onda en una cuerda? 10.- ¿ Qué es la hay ? i n t e r f e r e n c i a de dos ondas? y ¿ Cuantos tipos Expl i q u e l o s . 11. -Dé ejemplos donde o c u r r a i n t e r f e r e n c i a de ondas. 12.- ¿ Cuál es l a potencia de una onda? 13.- Como se d e f i n e la r e f l e x i ó n Explique. y la d i s p e r s i ó n de ondas ? - Dé ejemplos del movimiento o n d u l a t o r i o en la biología FISICA II TEMA No. k LABORATORIO: 1 La ecuación de una onda t r a n s v e r s a l que v i a j a por una cuerda p o r : Y = 6.0 Sen. (0.02 Calcule: 2.- E s c r i b a La a m p l i t u d , ^ X + k.O i * t larga dada ) la longitud de onda, la f r e c u e n c i a y la velocidad la ecuación que describe un movimiento o n d u l a t o r i o que se prop£ ga por una cuerda con un numero de onda 60 cm \ un perfodo de 0.2 seg. y que t i e n e una amplitud de 3-0 cm. 3.- La densidad l i n e a l 1.3 X 10" 4 Kg./mt. de una cuerda que se encuentra en v i b r a c i ó n es de — una onda t r a n s v e r s a l e s t á d e s c r i t a por la s i g u i e n t e tbh se propaga por dicha cuerda y - ecuación. Y = 0.021 Sen ( X + 30 t ) ¿ Cuál es k.- E s c r i b a la t e n s i ó n en la cuerda? la e c u a c i ó n de una onda t r a n s v e r s a l que se propaga por una cuer- da con una l o n g i t u d de onda ( A ) de 10 cm., una f r e c u e n c i a de ^00 V i b / seg. y una amplitud de 2 mt. ¿ Cuál s e r á la v e l o c i d a d de la onda? 5.- Una cuerda de 2 mt. de longitud t i e n e una masa de 4 g r . se tensa hori zontalmente pasando un extremo por una polea y colgando de é l una masa de 1 Kg. determine i«: 6.- ¿ Oué peso la v e l o c i d a d de la onda t r a n s v e r s a l en la cuerda. debe c o l g a r s e en e l extremo de un h i l o de 200 cm. de longitud para que la v e l o c i d a d de las ondas t r a n s v e r s a l e s en é l sean de hO cm/seg^? una masa de 0.5 g r . de cuerda t i e n e una l o n g i t u d de 100 cm. 7.- E s c r i b a la ecuación que d e s c r i b e una onda v i a j e r a que se produce en un - resporte que v i b r a con una amplitud de 0.03mt. a 60 c i c l o s / s e g . La v e l o - cidad de la onda es de 30 mt./seg. 8.- Concidere una cuerda con 10 mt. de largo y una masa de 0.05 Kg. a un extremo de e l l a , se le da un movimiento t r a n s v e r s a l 10 v i b / s e g . S i de las ondas la tensión es de 200 n t . con una f r e c u e n c i a de- ¿ Cuál s e r á l a l o n g i t u d de onda- resultantes? 9 . - Una onda s i n u s o i d a l es producida en e l extremo de una cuerda h o r i z o n t a l por medio de una barra que se mueve h a c i a a r r i b a y h a c i a abajo una t a n c i a de 0.2 mt. E l movimiento se r e p i t e 3 veces/ seg. Si ne una densidad l i n e a l sobre e l e j e de las " X " cia, la cuerda tie de 0.3 Kg./mt. y se mueve de derecha a izquierda Encuentre l a v e l o c i d a d , la l o n g i t u d de l a onda, y e s c r i b a vimiento. dis- Tensión en l a cuerda = 5 Nt. la amplitud, la frecuen la ecuación que representa al mo102111510 La ecuación de una onda t r a n s v e r s a l que avanza por una cuerda en la s i g u i e n t e : Y = 12 Sen 2 Tí Encuentre: La amplitud, ( 0.4 X - 3.0 t ) la f e c u e n c i a , la v e l o c i d a d y la longitud de on da. La ecuación de una onda t r a n s v e r s a l que v i a j a por una cuerda larga está dad«por Y - 0 . 2 Sen (2.0 Tf X - 600 t ) Calcule: La amplitud, la l o n g i t u d de onda, la frecuencia, la velocidad y e l s e n t i d o de propagación de la onda. Si la cuerda del problema a n t e r i o r e s t a b a j o una tensión de J O n t - - ¿ Cuál es \a densidad l i n e a l Escriba de la cuerda? la ecuación de una onda t r a n s v e r s a l que se propaga en e l sen- t i d o n e g a t i v o del e j e de las " X " y que t i e n e una amplitud de 0.01 mt. una f r e c u e n c i a de 550 v i b / s e g . y una rapidez de 330 mt./seg. Calcule la rapidez de una onda t r a n s v e r s a l en una cuerda de 2.0 mt. -- de l o n g i t u d y 0.06 Ka. de masa y que se encuentra b a j o una t e n s i ó n de500 n t . La amplitud de una onda p e r i ó d i c a es de 30 cm. C a l c u l e e l " Y " en un punto X = A / 8 cm. en un tiempo desplazamiento t « 0.042-T Despues del co- mienzo de un c i c l o . El desplazamiento " Y " de un punto s i t u a d o a 5 mt. del o r i g e n de una - - onda p e r i ó d i c a cuando t = 0.15 seo. Después de i n i c i a d a es de 1 .2 mt. n ada una l o n g i t u d de onda de 7 mt. y una v e l o c i d a d de onda de 30 Mt./sea Encuentre la amplitud de la onda. p F I S i CA I I TEMA Kc.k MOVIMIENTO ONDULATORIO FICHA fio.2 SONIDO OBJETIVO: uO El alumno a p l i c a r á las propiedades del sonido para el ana s i s de su producción y d e t e c c i ó n . ACTIVIDADFS: 1.- ¿ n ué es el soni do? 2.- ¿ Como se mide la longitud de onda del 3.- ¿ Como se c a l c u l a k.- i ^ué es el la v e l o c i d a d del sonido? sonido? eco? 5.- ¿ En que c o n s i s t e el e f e c t o Doppler ? O OT 6.- ¿ Como se usa el e f e c t o Doppler en la 7.- ¿ Como 8.- Describa se d e f i n e la p r e s i ó n a c ú s t i c a ? las p r i n c i p a l e s partes del oido humano plique su función en el proceso de la arre medicina? y ex audición. 9.- ¿ En que c o n s i s t e el e f e c t o binaural ? 10.- ¿Como escuchan algunos insectos o artrópodos ? 11.- ¿ Como se mide la i n t e n s i d a d del sonido ? COLEGIO DE F I S I C A ING. ESPERANZA Y. EVARISTO B. L I C . ROBERTO MFRCADO H. - T EMA No . k M OVIMIENTO ONDULATORIO L ABORATORI0. 1 . - Un foco sonoro de f r e c u e n c i a 1,000 Hz que se mueve a 20 m/seg, pa- sa f r e n t e a un observador f i j o ¿ Qué cambio de f r e c u e n c i a persibi- rá ? 2.- Un foco f i j o de f r e c u e n c i a refleja 1,000 Hz, emite una onda sonora que se en un o b j e t o , el cual se mueve hacia e l foco a la dad de 17-5 m/seg.despues de r e f l e j a d a s , servador que permanece f i j o en e l foco. veloci- las onda llegan a un ob— ¿ Qué f r e c u e n c i a percibirá e l obervador ? 3.- Si se t i e n e dos ondas de intenisdades I j sión para la d i f e r e n c i a e I 2 > h á l l e s e una e x p r e - de sus n i v e l e s de i n t e n i d a d . Obtengase e s - ta d i f e r e n c i a en función de las amplitudes de presión P^ y P^ de ambas ondas. 4.- Un murciélago v u e l a con una rapidez de k m/s. hacia un mosquito -que se mueve lentamente, emitiendo un pulso u l t r a s ó n i c o a una dist a n c i a de 2 m. ¿ Cuán l e j o s del mosquito se encuentra e l murciéla- go cuando e l pulso l l e g a a l blanco ? 5 . - Una marsopa emite un sonido bajo e l agua e q u i v a l e n t e a l de una — -2 fuente de 10 w de p o t e n c i a . La señal mínima que puede o í r una -- marsopa es de ÍO" 1 ^ W /m2 . Si no hay pérdidas debido a la disper^ sión o absorción en e l agua, ¿ Cuán l e j o s pueden comunicarse dos marsopas e n t r e s i ? 6 . - La i n t e n i s d a d sonora que se ha medido para un g r i t o f u e r t e es de más o menos 8 x 10 ^ W/m2 a una d i s t i n c ó a de 1 m. ¿ C a l c u l e en - yardas qué tan l e j o s puede hacerse o í r una persona en campo a b i e r r to u t i l i z a n d o un g r i t o como e l d e s c r i t o s i e l opido promedio puede d e t e c t a r una i n t e n s i d a d mínima de 10 7 Una de las t é c n i c a s -12 2 ' W/m . para determinar el f l u j o sanguíneo en un vaso sanguíneo s u p e r f i c i a l c o n s i s t e en medir el c o r r i m i e n t o Doppler dé- los u1trason i s o s . En una de esas determinaciones se detecta un cor r i m i e n t o Doppler de ICO Hz en un ' instrumento que t i e n e una f u e n t e de f r e c u e n c i a de 5 x 106 Hz¿ Cuanto v a l e la v e l o c i d a d media de la- sangre que s i r c u l a por el vaso? V e l o c i d a d del sonido en la sangre'* 18 - 1? 8 . - Una g a l a x i a A ¡HQ s e a l e j a a una v e l o c i d a d de 3 x 10^ ms" 1 la f r e c u e n c i a si esta ¿ Cuanto v a l e de la luz que observamos procedente de la g a l a x i a , i l la emite a una f r e c u e n c i a de 6 x 1C HZ ? COLEGIO DF F I S I C A l'NG. ESPERANZA Y . nu I9 1-9Q 3UT V OQS ium l 3 i o sj f js i i. v 29 su p6 o absDG 9up s," Í ni m í r oi si 6c¡ ob i nc í n & i - nqinn oa EVARISTO L I C . ROBERTO MER€AD0 H. - - F ISICA II TFMA No. k movimiento ondulatorio FICHA No. 3 ESPECTRO ELECTROMAGNETICO OBJETIVO: El alumno comparará las d i f e r e n t e s ondas asi ACTIVIDADES: como sus usos en l a s C i e n c i a s Biológicas. 1.- ¿ Qué es una onda electromagnética 2.~ ¿ Como se c l a s i f i c a n electromagnéticas, ? las ondas del expectro el ectromagn_é tico ? 3.- ¿ Por que l a s ondas de radio se d i v i d e n en c o r t a s y lar- gas? k.- i Por que las ondas de Rx s e d i v i d e n en blandos y duros ? 5.- ¿ Como se r e l a c i o n a la a b s o r c i ó n de los Rayos X con la -- tabla? 6.- Explique en base a su respuesta a n t e r i o r c u b i e r t a s de plomo para e v i t a r porqué se usan radiaciones. 7.- Explique brevemente porqué una radi og raf fa -de la mano muestra los huesos más claramente que la carne que los rodea. 8.- ¿ Por que l a s ondas UV se d i v i d e n en cortas y l a r g a s ? 9.- Describa un uso de cada una de las ondas electromagnéticas 10.- Describa un e f e c t o b i o l ó g i c o de las s i g u i e n t e s ondas tromagnét i c a s . a) Infarrojo d) R x b) V i s i b l e c ) UV e) Rr COLEGIO DE FISICA ING. ESPERANZA Y. EVARISTO LIC. ROBERTO MERCADO H. elec- 20 FISICA II TEMA No. 5 CALOR F i cha No. 1 OBJFTIVO : Al termino del tema el alumno a n a l i z a r á de las ondas i n f a r r o j a s , las propiedades y Leyes a s í como sus e f e c t o s y a p l i c a c i o n e s en 1 os organ i smos. ACTIVIDADES: M i 1.- ¿ Oué representa la temperatura? 2.- ¿ Cuáles son l a s d i f e r e n t e s e s c a l a s de temperatura ? y explique cómo se puede transformar de una e s c a l a a o t r a ? 3.- Describa dos d i f e r e n t e s t i p o s de termómetros, explique su - funcionamiento y un uso adecuado. b.- i Q.ué r a l a c i ó n e x i s t e e n t r e la energía c i n é t i c a y el calor de un cuerpo ? 5.- ¿ Cómo se mide el c a l o r ? 6.- ¿ Oué e s : una c a l o r í a , capacidad t é r m i c a , calor calor especifico y latente? 7.- ¿ Cómo se denominan, desde el punto de v i s t a del c a l o r , cambios de estado ? Explique y dé ejemplos. 8.- ¿ Como se alcanza el e q u i l i b r i o 9.- ¿ Qué es humedad r e l a t i v a térmico ? 10.- ¿ Como es la termorregulacion en los anímales ? 11.- ¿ Enuncie l-a primera Ley de la Termodinámica ? 12.- ¿ Enuncie la segunda Ley de la Termodinámica ? 13.- ¿ De cuantas formas se t r a s f i e r e c a l o r ? Expliquelas 1*1.- ¿ Describa y e j e m p l i f i q u e cada una de e s t a s formas ? los - 23 15." ¿ A que se llama conductores? Dé ejemplos 16.- ¿ A que se llama a i s l a n t e s ? Dé ejemplos 17.- ¿ Cuales son las formas en que un organismo pierde c a l o r ? 18.- Explique la razón- por la c u á l , al c o l o c a r en agua un termómetro de mercurio en r e c i p i e n t e de v i d r i o , hirviendo inicial- mente la columna de mercurio desciende y luego a s c i e n d e . 4 li. COLEGIO DE FISICA ING. ESPERANZA Y. EVARISTO L I C . ROBERTO MERCADO H. - 24 - F I SICA II TEMA CALOR LABORATORIO 1 .- Encuentre el número de c a l o r í a s requerido para e l e v a r la temperatura de 2 Kg. de plomo de 20 °C a 100 ° C . 2.- C a l c u l e el c a l o r requerido para e l a v a r de 25°C a la temperatura de 200 gr. de agua 90°C. 3.- C a l c u l e el c a l o r necesario para cambiar 50 g r . de h i e l o a -5°C en agua - a 20 ° C . 4.- Encuentre el c a l o r n e c e s a r i o para cambiar 4 . 2 Kg. de agua a 20 °C en vapor a 100 ° C . 5.- Cuánto c l a o r se r e q u i e r e para f u n d i r 2.5 Kg. de plomo a 327 ° C , 6.- ¿ C u á n t o c a l o r vapor izará 1 .6 Kg. de mercurio a 357 ° C . ? 7.- Un r e c i p i e n t e de h i e r r o de 800 g r . a 35°C r e c i b e 200 g r . de agua a 90°C. ¿ C a l c u l e la temperatura f i n a l del sistema ? 8.- Encuentre el e i l o r que se debe e x t r a e r de 20 g r . de vapor de agua a - - 100 °C para condenzarlc y e n f r i a r l o hasta 20 ° C , 9.- Encuentre el número de c a l o r í a s absorbidas por una nevera e l e c t r i c a a l e n f r i a r 3 kg. de agua a 1 5°C y^ t r a n s f o r m a r l o s en h i e l o a 0 ° C . 1 0.- Una c a l d e r a de vapor es de a c e r o , t i e n e una masa de 400 kg. y contiene200 kg. de agua. Suponiendo que solo el 70 % del c a l o r suministrado se - emplea en c a l e n t a r l a c a l d e r a y el agua. Encuentre el número de c a l o r í a s n e c e s a r i a s para e l e v a r l a temperatura del conjunto de 5 °C a 85 ° C . 11.- Un r e c i p i e n t e de v i d r i o de 100 g r . c o n t i e n e 400 g r . de agua y l o s dos están a la temperatura de 25°C. Se l e s agrega 500 g r . de h i e r r o a 125°C. ¿ En que temperatura se logra el e q u i l i b r i o ? Calor e s p e c i f i c o t vidrio ) = 0.16 c a l /gr . ° C . . 12.- Una c a c e r o l a de aluminio con una masa de 250 gr . c o n t i e n e 200 cnr* de -agua ¿ Cuánto c a l o r se r e q u i e r e para e l e v a r la temperatura de l a cacero- la y del agua de 20 °C a 100 ° C . 13-- Dibuje un diagrama de un vaso de Dewar y explique el o b j e t i v o de cada uno de los aspectos de su d i s e ñ o . Para un buen l a b o r a t o r i o de f o t o n r a f í a tungsteno muy b r i l l a n t e s . La temperatura nominal del filamentos de estas - lámparas es de 3200 °K. H a l l a r i ! A3I2I 1 a color se necesitao lámparas de la intensidad de radiación R de estas - - lámparas en un medio de 20°C, temperatura ambiente 80JA3 AK3T OlflOTAflOSAJ ab 6iu3&i9q"93 6 f 16V9 Í9 si6q o b i i 9 u p 9 l 26 » ra del cuerpo es de 580 cal/a? 00' 5 3° OS 9b omolq 9b .g» S 6Ug6 9D . 1p OOS 9b 61U3619qm9 3 &! 16V6 í9 616q 0bil90p91 10Í63 19 91U3 [ 60 - . S - 6Ug6 n9 6 0Í9¡ri 9fc 6 3°cS 9b 02 16¡dm63 616q 01.1629390 10l63 19 9 Iudí 63 i S . t 16Ídm63 616q 0Í1629390 10l63 I s 91309U303 - . H 2.S i l b o u * 616 6 omolq 9b f . 3o ,3°0£ 6 6LD6 9 t . 1p 00S 9dÍ391 . i g OS 9b 19613X« »«kb 98 9Up 1©f»3 l t #15090003 - . 8 , 3 ° OS 6i86í1 o h 6 Í * r t n ¿ V 0h6sngb00D 6i6q 3 o 001 - (6 63Í1339Í® 619V90 60U 10q 26bidl02d& 26Í10l63 9b 019fnU0 Í9 9l309U303 -.6 -909 i 3000 Y ^ 626m &nU 9n9¡í - 92 ob6i3 2ioimu2 i o Í 6 3 isb I ' 6 6UP6 ij&ti^«» ,01936 9b 29 10q6V9b 619bl63 60U - . 0 l (9 olo2 9up obn9iooqu2 .61166 gb 26'noíeo 9b oi^nDo (9 9i3o9U3o3 . 6ug6 l s y 6i9bl63 6 .3° í . O O S i&309 -63 n9 &9lqm9 6 3° l 9b 030uj/l03 (9b &1U3619qm93 6 f 16V9Í9 616Q 26:1629390 - 20b 20I V suge 9b .15 00«* 909ií003 .^g 001 9b o i i b i v 9b 93o9iq¡39i olí -.11 . 3 ° 2 S l 6 o n s i r t sb . i g 00¿ 6g9ig6 29! 92 .3°^S 9b 6iu36i9qra3 s i * ( o i l b i v ) 03HÍ39q29 10ls3 V o i l d l l i u p ? 06329 1.9 6igof S2 6-u3619qm93 9Up o3 ¿ . 3 c . i g \ f63 a i . O = - 9b !53 OOS 909i3003 . i g 0¿S 9b 626m sou 003 oi o i mu le 9b 6loi9363 60U - . S I -019363 &l 9b 6iu3619qm93 &! 16V9I9 616q 919¡Up91 92 10ÍB3 0306U3 i 6Ug6 .3° 001 6 3* OS 9b 6uge Í9b y O J 6b63 9b ovi39[_do (9 9upilqx9 Y quemaduras producidas por e l vapor pueden ser 15 a de — severas. Una marsopa de l . k k m. de longitud tiene un radio medio de 13-3 cm. La tem dad térmica de 16.7 x 10 -.d 6 . 1£ 008 9b 0119tri 9b 9309tqÍ391 fíU - A .3° O 6 o l s i f l 09 aohBrmo^eoBni \ de vapor a 100 °C en agua a 20°C con e l que r e c i b i r í a al e n f i r a r - 2 T &n»í2Í2 Í9b l & o H 6i¿.'36i9qf."i93 &l 9luo>63 i - - 6 6UQ6 9b 10q6V 9b a l c o n v e r t i r 15 de una capa de grasa de 2 cm. de espesor, con un c o e f i c i e n t e de conductivi- 9 i 9 i u p 9 i 9a iogÍ3 o3o&u3 6 oiiu3i9m 9b .p)l d. I 6 i 6 S i i o q 6 v i o l 6 3 o3osu3 b r e c i b i d o por la p i e l de una persona peratura corporal es de 37°C y la del agua 7°C . El c a l o r se pierde a través . 3 ° 001 6 l o q .3° Compare e l c a l o r t o t a l agua a 100 ° C . hasta 20 °C. Esta comparación le debe e x p l i c a r por qué las - . 3 ° OS 6 -6V 09 3* OS 6 6Ug6 9b . la pérdida- promedio es de 30 g/hr. y e l c a l o r de evaporación del sudor a la temperatjj s " 0T5"ün ' :> 9i3nsuor3 - . i .0°0e ¿ Cuánto c a l o r pierde diariamente e l cuerpo por evaporación s i 9b 026V ou 9b 6n6ig6ib OU 9[odiQ - .£1 ' W/m°C. Encuentre e l c a l o r perdido por conducción en c a l o r í a s por hora y compárelo con un estimado aproximado de producción de calor de 200 K cal/hora para una persona que hace e j e r c i c i o suave. -26 í 5)h FISICA ab II TEMA No. 6 OPTICA no U J ti1i 3U 30-T, 33 5 1OÜÍ 0 BJETIVP: El alumno e x p l i c a r á en que c o n s i s t e el fenómeno de l a y el funcionamiento de algunos a p a r a t o s , j 19v n visión a p a r t i r de las pro piedades de la luz y de las t r a y e c t o r i a s que e s t á s i g u e a l TOO IB.. a t r a v e z a r una l e n t e ó i n c i d i r en un e s p e j o . ACTIVI DADES: 1.- Explique un ejemplo donde se demuestre la propagación de la luz. 2.- Enuncie l a Ley de la R e f l e x i ó n , la vida d i a r i a donde pueda 3.- Defina el Explique s i t u a c i o n e s de- aplicarla. termino Í n d i c e de R e f r a c c i ó n 4.- ¿ En que c o n s i s t e l a R e f r a c c i ó n ? 5.- Enuncie la Ley de S n e l l 6.- ¿ A que se llama d i s p e r s i ó n de la luz ? 7.- Mencione los d i f e r e n t e s tipos de lentes y haga un dibujo de cada uno. 8.- Mencione las c a r a c t e r i s t i c a s el tipo de imágen que puede dar. 9.- Mencione las c a r a c t e r í s t i c a s el de una l e n t e convergente y de una l e n t e d i v e r g e n t e y - t i p o de imagen que puede dar. 10.- Exlique en un d i b u j o la t r a y e c t o r i a que siguen los rayos- de luz al pasar por una l e n t e convergente para formar una imagen: a) Real b) Virtual 11.- Explique en un d i b u j o la t r a y e c t o r i a de luz a l i magen. que siguen los rayos pasar por una l e n t e d i v e r g e n t e para formar una- - 12.- Dé las ecuaciones para c a l c u l a r el p o s i c i ó n en que se encuentra r iable tamaño de l a Imagen y la ( Dé el s i g n i f i c a d o de cada va ). 13.- Mencione las reglas que deben seguirse para el uso de l a s ecuaciones } kExplique anteriores. por medio de un dibujo como se forma la imagén en - un espejo cóncavo. 15.- Haga un d i b u j o donde se muestren las p r i n c i p a l e s p a r t e s del o j o humano. 16.- Explique que función t i e n e cada parte del o j o en el fenómeno de la vi s i ón. 17.- Explique en que c o n s i s t e las p r i n c i p a l e s enfermedades de los ojos y como c o r r e g i r l a s . COLEGIO DE F I S I C A ING. ESPERANZA Y . EVARISTO Ll C . ROBERTO. MERCADO H. ¿/ - FISICA TEMA 28 II No. VI OPTICA IPROPIEDADES DE LA LUZ: Todas las d i v e r s a s propiedades conocidas de la luz e s t á n convenientemente d e s c r i t a s en función de los experimentos por medio de los cuales fueron d e s c u b i e r t o s , y de los muchos y v a r i a - dos experimentos por medio de los cuales son ahora continuamente de- mostrados . La propagación de la luz es o t r o modo de d e c i r que " la luz v i a j a en 1 fnea r e c t a " intensidad .Sí la l e t r a !' I " representa luminosa de la fuente de la luz en b u j í a s , y " d" la la dis- t a n c i a a la s u p e r f i c i e iluminada en metros, la iluminación " E 11 en 2 2 lux e s t a r á dada por E = l/d . E n forma general E = ( l / d ) Cos 9, - donde 0 es e l ángulo e n t r e la normal de la s u p e r f i c i e y e l rayo de — luz. LEY DE LA REFLEXION: De acuerdo con e s t a e l ángulo de i n c i d e n c i a del rayo de luz sobre r i a , es exactamente la misma s u p e r f i c i e . la s u p e r f i c i e igual a l ángulo que forma e l Una segunda parte de e s t a rayo i n c i d e n t e a la normal y e l rayo r e f l e j a d o , ley , reflecto- rayo r e f l e j a d o con - ley e s t a b l e c e que, e l todos están situados- en e l mismo plano. La imagen en un espejo plano. La imagen de uno mismo v i s t a en e l e s p e j o e s t a formada por los rayos de luz que se pro pagan en l í n e a s r e c t a s , que se r e f l e j a n de acuerdo con la ley de flexión. re- P.C - 2? Todos los objetos v i s t o s en un espejo plano son imágenes formadas por r e f l e x i ó n . Esto se puede demostrar por medio del experimento que se muestra en la f i g . 2 . Se coloca una v e l a o sobre la mesa cerca de una placa de v i d r i o MN. Con la v e l a escondida dentro dela c a j a H, e l observador E solo percibe en I la imagen "Si'iov v aorioum aoí 9b v . < • • -eb ns-'nsun ino::; e . noi9ui y reflejada. e; ? 3b o i bar 'J 1 O 6 J 6 i £..: .V. f sb n3 '• 3 " nc ; • ( Vv :: 3 v ¡ r. ;;. n i -¡ ' i ) - i '.'b y j B • r.suí sí -to> n3 . v':; ''?"! ¿Qu $b\l •' n OÍ- ,.". « j:s INDICE DE RFFLEXION . La r e l a c i ó n e n t r e cídad de la llama luz ,.en el v a ¿ í o y la v e l o c i d a d de la í n d i c e de r e f r a c c i ó n del medio agua = 1.33, v i d r i o = 1.5, la v e l o luz en un medio se- = c/v. a i r e = 1.00 c— v = REFRACCION: Cuando la luz i n c i d e sobre la super f í c i e de una s u s t a n c i a V'S- 6.1 *'Í)9Í ^. ROO obTí>U3 6 y b i h - ü JI ? ; HO ! X 3J - 1 A j AÍ do a ?,uí sb o vi í - noo o b 6 [ e í H " j oyen \a encurt sup oíiib ; 3 o. -v . j "- • >t : v.- i ? *l?",• : -rü on¿ V" ' ' -' ¿ • • • -31 J O'.r. • . Ob .' • •. .. . ;.. jOTCj sa sup suí sb eoyst --9T ab ysf noo ob*i9UD6 sh sí eof -toq ebsi nsisí se r e f l e j a y e l transparente como agua o v i d r i o , parte de e l l a r e s t o se r e f r a c t a ¿entrando al nuevo medio f i g . 3 Esta d e s v i a c i ó n se debe a l cambio de la v e l o c i d a d de la luz a l t r a r en e l segundo medio. La d i r e c c i ó n del de los ravos i n c i d e n t e y r e f l e j a d o , que forman con la normal. íT\S. i rayo r e f r a c t a d o , pene- como la - se miden siempre por e l ángulo -- - 30 - LA LEY DE SNELL: Para c u a l q u i e r s u s t a n c i a transparente dada la r e l a c i ó n e n t r e e l seno del ángulo de y el la misma para seno del ángulo de r e f l e c c i ó n , es los de i n c i d e n c i a y es igual a l Í n d i c e de Sen i/Sen - — incidencia- todos los ángu— refracción. r R e f r a c c i ó n en un Prisma v e r F i g . k Mi., Angulo c r i t i c o de R e f r a c c i ó n : desde un medio agua, I el tal", Cuando la luz pasa como e l a i r e a o t r o medio más denso como v i d r i o o ángulo de r e f r a c c i ó n es siempre menor que e l ángulo de i n c i - d e n c i a . Como r e s u l t a d o de esta ángulos para disminución del ángulo, e x i s t e n los cuales no es p o s i b l e la r e f r a c c i ó n yor de e s t o s ángulos es llamado ángulo c r i t i c o de la ciertos luz; E l ma-- ( c) . Sen C = 1//C DISPERSION : Fué Newton e l primero en demostrar"l»», con prismas que los colores estaban ya presentes en la luz blanca delsol y que la función del prisma era separar en d i f e r e n t e s d i r e c c i o n e s los colores refractándolos ( con luz b l a n c a , cada uno de los colores es r e f r a c t a d o en d i f e r e n t e grado para produci r su propio ángulo de d e s v ¡ £ ción f i g . 5 ' S t o -Bi- ll.- LENTES LENTES: La función primaria de una lente es formar imágenes de o b j e t o s r e a l e s . Aunque las mayorías de l a s lentes e s t á n hechas de v i d r i o común, unas se construyen de o t r o s m a t e r i a l e s t r a n s p a r e n t e s como cuarzo y fluorita. A cada uno de los s e i s t i p o s de l e n t e s , se les designa con nombres e s p e c i a l : 1) Bioconvexa 2) Plano - convexa 3) Menisco - convexo 4) Bioconcava 1 5) Plano - concava 6) Menisco - concava 7 i) I\ 4) i) LENTES CONVERGENTES: Son macs qruesas en e l cen_ t r o que en el borde e x t e r i o r . Los rayos de luz p a r a l e l o s se devian para r e u n i r s e en un mismo punto. Se pueden reales y incidentes- tfbtener imágenes virtuales. LENTES DIVERGENTES: Son más delgadas en e l t r o que en los bordes. Los rayos de luz p a r a l e l o s v i a n para s e p a r a r s e . mismo lado que e l La imagen es siempre v i r t u a l , objeto. OMVJ E C H E N T E cen- incidentes se des — menor y aparece a l - 32 FORMA DE LA IMAGEN: "Si se coloca un" o b j e t o a un lado de una l e n t e convergente, da una imagen r e a l en e l más a l l á del foco p r i n c i p a l , lado opuesto de la ve más cerca del punto f o c a l , será form£ l e n t e . S i e l o b j e t o se mue- la imagen se formará más l e j o s de la len_ te y se amp1 i f i c a r á . A medida j que se coloca más l e j o s de la lente la — imagen se formará más cerca del punto f o c a l y será más pequeña. F i g . 7 Se puede determinar diante la s i g u i e n t e expresión 1 + ) P = 9 El s i g u i e n t e expresión ( ecuación de la lente al _J_ q = Distancia del l e n t e a la imagen ^ f = Distancia focal tamaño de la = Tamaño de.l o b j e t o = 0 objeto imagen se puede c a l c u l a r con la- imagen - o b j e t o ] Prista neja de la D i s t a n c i a del I lente): P = D i s t a n c i a del ( relación Tamaño de la imagen_ la p o s i c i ó n de la imagen me imagen_ objeto P q FOCOS CONJUGADOS: Puesto que la ecuación de laslentes es s i m é t r i c a para p y q se deduce que una imagen r e a l y e l obje to del cual se forma puede i n t e r c a m b i a r s e ; En o t r a s p a l a b r a s , para una distancia f i j a e n t r e e l o b j e t o y la p a n t a l l a de la imagen hay dos posj_ ciones de la lente para en cuenta la r e l a c i ó n la formación de una buena imagen; si imagen - o b j e t o , tendran d i f e r e n t e tamaño. F i g . 8. se toma - las dos imágenes que se formen- - 33 V L ABERRACION CROMATICA : Cuando la luz blanca pasa por una lente cerca del borde se d i s p e r s a de la misma manera que - cuando a t r a v i e s a un prisma. La luz v i o l e t a es la que más se desvía y -- l l e g a a un foco más cerca de la lente que e l de la r o j a . El rayo que pa_ sa por e l centro de la lente y a lo largo del e j e p r i n c i p a l no se dis- persa. Por lo t a n t o , para una l e n t e s e n c i l l a , no es p o s i b l e formar con- la luz blanca una imagen claramente d e f i n i d a . Fig. 9 FORMACION DE LA IMAGEN EN E S P E J O S CONCAVOS: Uno b j e t o e s t á colocado a 30 cm. de un espejo cóncavo de radio = -20 cm., con centro en C f i g . '10 . Por l a ' s i q u i e n t e AF = (1/2 ) AC ó F = - 1/2 expresión: AF = f = D i s t a n c i a focal A€ = # = Radio de la C = curvatura Centro de curvatura Si sigue e l camino de dos rayos al r e f l e j a r s e en e l e s p e j o , calesquiera la i n t e r s e c c i ó n de ambos nos dará la ción de la imagen y aplicando la ecuación de los l e n t r e s ( que es val_¡_ da también para espejos ) Tenemos ( P = 30 cm. y f = + 10 cm. p 1 q + f _1 30 = q = q ): 30 = 1 5 cm. 10 J _ _ q q situ£ " 10 J _ 30 . - MICROSCOPIA Y LA VISTA MICROSCOPIO COMPUESTO: La f i g u r a 11 muestra e l sistema ó p t i c o básico de un microscopio compuesto. E l o b j e t i v o forma una imagen r e a l I, muy serca del plano del o c u l a r , imagen que s i r v e - como o b j e t o para e l o c u l a r , que a su vez forma o t r a imagen v i r t u a l y - agrandada,l2;ésta s i r v e de o b j e t o para e l finalmente se forma una imagen Él sistema de l e n t e s del o j o , y sobre la r e t i n a , fig.ll l i m i t e de r e s o l u c i ó n de un microscopio es - l a separación más pequeña o^servab le ,S , , de dos puntos luminosos adya centes de un o b j e t o : 5 =(1.22 ^N) /2 Sen 9 0= ángulo máximo de t r a b a j o del o b j e t i v o . Para e v i t a r que se pierda la luz por la JI ión por fuera del e j e , se u t i l i z a reflex- aceite entre e l objetivo y el cubre objetos. S = ( 1 . 2 2 A ) / 2 n Sen 9 = ( 1 . 2 2 ^ ) / 2 AN La f i g . humano y su forma de p e r c i b i r AN = Apertura numérica 12 se presenta las e s t r u c t u r a s del ojo - los o b j e t o s . O&jtTQ blanco y r)> Tipo de -Uoe*ki. v i s i ó n •Uuucrt. Áüjcxo escotópi ca 4 fotópica " Sv.T i i " Y fsufliv Í3 ns ñ90Sfíií X »Pio j 3b 253n9l fi.Dii feolores y > de ta l i e s finos atom. 19 6tl48um If - Sfmoi o v l j s ; i neg ro J^uqmoo oiqooeoTo ?m a It 193 Í l '30 lab 006fq f 9 b s o »no* CUií,Ó»OES fcjÉrriwfc Dastonci 1 los ( = 5100°A) ( - 5500 A ) Células < fotosensi bles S9V us 6 9UD -T onos Tov^ 6/1 i j 5* 91002 „1 (nam 'ft:-i1» La miopía y la hipermetropía son los defectos- más comunes del o j o . En la primera e l globo ocular es muy largo y la imagen se forma por delante de la r e t i n a ; en la segunda, es muy c o r t o , as, la .ma- cen se forma detrás de la r e t i n a . Ambos defectos se corrigen mediante e l uso de gafas que tengan lentes con d i s t a n c i a s El focales ~ apropiadas. rango v i s i b l e de los humanos está entre los 4,000 a 7,000 A de longitud de onda. En e l o j o humano hay tres pigmentos fotorrece^ teres que se encuentran en los conos, y son los causantes de la v i s i ó n de los c o l o r e s ( colores básicos = Rojo, Verde y Azul ) l c,9l i9up9q ¿6fr n FISICA II TEMA No. 7 E LECTRECI DAD F I CHA No. 1 OBJETIVO: Al terminar e l tema, e l e s t u d i a n t e a n a l i z a r á los p r i n c i p i o s basj_ eos de la e l e c t r e c i d a d y sus a p l i c a c i o n e s en los seres vivos. ACTIVIDADES: 1.- ¿ Qué e s t u d i a la e l e c t r o s t á t i c a 2.- ¿ Cómo se enuncia ? la Ley de Coulomb ? 3.- Explique e l concepto de campo e l e c t r i c o 4.- Explique e l concepto de p o t e n c i a l 5-~ . eléctrico l Como se r e l a c i o n a n e l p o t e n c i a l e l é c t r i c o y e l campo e l é c t r i c o ? 6 . - ¿ Que se entiende por capacidad e l é c t r i c a ? 7.- I Qué es un d i e l é c t r i c o ? De Ejemplos 8.- ¿ Como es la energía almacenada por un condensador? 9.- I Qué e s t u d i a la e l e c t r o d i n á m i c a ? 10.- ¿ Como se define la c o r r i e n t e 11.- ¿ Que es y como se c a l c u l a fr.0?3 3!í»0 12.- ¿ Que e s t a b l e c e 3 .Cl 13." I Como se d e f i n e -f * eléctrica? la r e s i s t e n c i a e l é c t r i c a ? la Ley de Ohom ? la potencia e l é c t r i c a ? - C i r c u i t o s R y C en s e r i e y en p a r a l e l o ns COLEGIO DE FISICA nos y " Opcional. ING. ESPERANZA Y . EVAIRSTO LIC. ROBERTO MERCADO H. FISICA II TEMA 7 ELECTRICIDAD LABORATORIO. 1.- Si usted deposita cargas en e l a t r a v é s de un pequeño o r i f i c i o 2.- ¿ E s p e r a r í a i n t e r i o r de una e s f e r a hueca de bronce ¿ Quedará la carga en e l usted que e l campo e l é c t r i c o e n t r e una nube cargada e l é c t r i c a m e n t e y la t i e r r a interior? la parte i n f e r i o r de — fuera parecido a l de un - dipo e l é c t r i c o o a l de una d i s p o s i c i ó n de p l a c a s p a r a l e l a s ? por que ? 3.- Una precaución de seguridad en una s a l a de operaciones es usar M» <••» zapa- tos con suelas conductoras. Explique por que? 4.- ¿ Cuanto p e s a r i a n un m i l l ó n de e l e c t r o n e s ? i 5.- Halle la fuerza de a t r a c c i ó n de Coulumb, en newtons, e n t r e e l electrón y e l protón de un átomo de hidrógeno, que se encuentra separados - - 0.53 x 10 , compare esta fuerza con su a t r a c c i ó n gravitaciona1. 6 . - Una manta que se separa de una sábana adquiere una carga neta de 6 - -3 coul. 89 Dada una capacidad de 0.5 x 10 F entre la sabana y la c o b i j a determine si hay chispa siendo la separación promedio de las dos de - 3mm. 7.- Una b a t e r í a -y de 12-V se conecta y luego se desconecta a dos p l a c a s para- l e l a s en e l a i r e que t i e n e una capacidad C = 500/ A F. Debido a la ción de un pedazo de v i d r i o con constante d i e l é c t r i c a K = 6 e l inser- voltaje- a través de l a s placas cambia. Encuentre e l nuevo v o l t a j e . 8.- Encuentre k la capacidad e q u i v a l e n t e para un a r r e g l o de 3 condensadores de F en s e r i e , seguidos por dos condensadores de 8 A F en p a r a l e l o . 9 . - Cuando usted recibe una descarga e l é c t r i c a , te que pasa por su cuerpo son e l e c t r o n e s 10'~ ¿ Que t i e n e n , ¿ los portadores de la corrien_ l i b r e s o iones ? las f i b r a s musculares y n e r v i o s a s en común y en que d i f i e - ren? 11.- Al encender una l i n t e r n a que u t i l i z a una p i l a seca de 1.5 V y que propor- ciona una c o r r i e n t e de 0.22A, e l bombillo no alumbre e l v o l t a j e de s a l i d a l medido en e s t a s la pi la? condiciones es de 0.62 V ¿ H a l l e la r e s i s t e n c i a interna de 1 2 . - Sí la c o n d u c t i v i d a d de un músculo e s t i r a d o es de 7.5 x 10 ^.ohm-cm. ^ aproximadamente encuentre cu l a r de 100 m de diámetro y 30 en. de individual la r e s i s t e n c i a e l é c t r i c a de una c é l u l a mus^ longitud. 13.- Una lámpara de piso t i e n e un control que permite u s a r l a en t r e s rentes i n t e n s i d a d e s : 50, 100 y 150 W b i l l o en cada una de e s t a s tres Fncuentre la r e s i s t e n c i a difede la bom posiciones. 1 k.- Dos cargas puntuales de 10 y 4 g de masa, y cargas q 1 = 5 C y Q2 = 3 del mismo s i g n o , se mueven una hacia la o t r a . Cuando la d i s t a n c i a ent r e e l l a s es de 1 m sus v e l o c i d a d e s r e s p e c t i v a s son v^ = 10^ m s ^ y v ? = 105 m s^. I Hasta que d i s t a n c i a mfnima se aproximarán l a s cargas COLEGIO DE FISICA ING. ESPERANZA Y. LIC. ab ns ¡ Ti' fibiÍBt 9b 9Í61Í srn 9}ni s.ion: EVARISTO ROBERTO MERCADO H. ro-mrlo * 01 X M sb 29 0D6T I J 29 Oi snu 90 s o n 6 o nu 9b n e DENSIDADES DE MATERIALES Y SUSTANCIAS COMUNES beb'v iDubnoo 6f I STOIXO or/cm. cr/cm.^ A Ai re 1 .29 11 .34 B i oxido de Carbono 1.98 19.30 Metano 0.72 H ierro 7.80 lomo D DENSIDAD SUSTANCIA DENSIDAD SUSTANCIA 0 ro A 1umi nio 2.70 Hi drooeno 0.09 Cobre 8.89 Helio 0.18 8 ronce 8.44 Oxi geno 1.43 C oncreto 2.70 Agua de Mar 1.025 Corcho 0.24 G1 i c e r o l 1.26 Bi s u l f u r o de Carbono 1.29 Sangre Total 1.05 Plasma de Sangre 1.027 Madera 0.35 1.00 Agua 13.60 m ercurio Alcohol • 90 EtTlico A ce i te de n 1 i ve 0.79 Gasol i na 0.92 Cebo 0.94 Hueso 1.80 T = 20°C VI SCOSI DAD DF. MATERIALES Y SUSTANCIA COMUNES SUSTANCIA DENSIDAD ( Cp ) Mercuri o 1.55* Ni trobenceno. 2.030 SUSTANCIA DENSI DAD Eter Etf1 ico 0.233 C loroformo 0.5S0 Benceno 0.652 Glicol 19.90 A gua 1.005 A c e i t e de O l i v o 84 1.200 A c e i t e de Castor q86 Alcohol ( Cp ) Etnico G1 i cerol 1 .490 VISCOSIDAD RELATIVA DE VARI OS .LI QUI DOS ORGANICOS Líqui do F1u i do Sangre Cefalorraquidio Si ni vi cal En te ra 1.0*4 4.5 1.001 t 1 * Plasma 2.1 Suero Ori na 1 .9 .14 TEMPERATURA CAI. HR SUSTANCIA FUSION r S ° E C l FICO CaL/gr.C VAPORI7ACICV °C 100 1 .0 Agua A C r L CONDUCTIVIDAD R VAPORI ZAC I or1 Cal / q r . FUS I OK Cal/gr TERMICA 970 Btu/Lb 540 80 9.2X10"2 Cobre .0?2 1080 2310 Hierro .105 153C 2450 t* 42 Kcal/s-m-°t 0.10 Col/ C.M. - 'C AI0HAT3J? QAQ \ m a - C^ ) PLOMO .030 327 I525 5-9 P . 3 x 1C~3 Kcal /S-M C PLATA .C56 3f 2 1955 21 9.9x 658 1800 77 -39 357 2.8 -95 5* 23.4 124.5 ,005 K c a l / ,020 K c a l / ALUM i-rio .215 MERCURIO .033 .0093090011(14 ACETONA (03 » 10 48 0V i I 0 9b 9 J ' 90A ' d8P 103'26!) 9b 9 J i 9DA Kcol/S-M- fC 4.9 x I O - 2 K c a l / S-M-°C 117 B t u / L b . 65 K c a l / KG°C oììudtsM OEO.S 10" 2 HELIO .522 Cp = 1.25 I I Cv = -272.2 - 268.° .753 Mol"1 Mol" 1 V £ 0T9U? 6^28 f3 9TP06? OXIGENO 6T93rrB I Cp.=7- r 3 Cal /Mol 0 3.3 92 BTl'/Lb. Cp = 6.87 °K 2.0 x 10 °K .028 rp 216 c a l / Mol"1 Cv = 4.88 Al PF 51 , Cv= 5.03 Cal r-oi HIDROGENO K -182.97 = .240 Cv = .171 5-5 51 .024 K(W/ KM