cuadernillo de tecnologia 3º eso

CUADERNILLO+DE+
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TECNOLOGÍA+
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1!
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TEMA 3: CINEMÁTICA
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2!
REPASO+DE+CONTENIDOS+
1º)+CARACTERÍSTICAS+GENERALES+DEL+MOVIMIENTO.+
!
a) Un+sistema+de+referencia+de!coordenadas!cartesianas!es!un!sistema!de!ejes!
de!coordenadas!orientado!en!el!espacio!que!asigna!un!conjunto!de!
coordenadas!a!cada!punto!del!espacio.!
b) Un!cuerpo!está!en!movimiento!cuando!su!posición!cambia!respecto!de!otro!
objeto!o!de!un!punto.!
c) La!trayectoria!es!la!línea!imaginaria!que!describe!un!cuerpo!al!desplazarse.!
d) El!desplazamiento!es!la!diferencia!de!posición!que!ocupa!un!cuerpo!entre!
dos!instantes!determinados!de!tiempo.!
e) La+velocidad!es!la!rapidez!con!que!cambia!de!posición!un!cuerpo.!
f) La!velocidad+media+es!la!distancia!recorrida!en!unidad!de!tiempo.!
g) La!velocidad+instantánea!es!la!velocidad!de!un!cuerpo!en!cierto!momento!o!
en!un!determinado!punto!de!la!trayectoria.!
h) La!aceleración!es!la!magnitud!que!mide!la!rapidez!con!que!varía!la!velocidad!
de!un!cuerpo.!
i) La!aceleración+media+es!la!variación!de!la!velocidad!en!un!determinado!
intervalo!de!tiempo.!
j) La!aceleración+instantánea!es!la!aceleración!de!un!móvil!en!cada!instante!o!
en!un!determinado!punto!de!su!trayectoria.!
2º)+MOVIMIENTO+RECTILINEO+UNIFORME+(M.R.U.)+
+
a) Este!movimiento!se!caracteriza!porque!su!trayectoria!es!rectilínea,!y!su!
aceleración!nula,!es!decir,!en!él!la!velocidad!es!constante.!
b) La!ecuación!del!espacio!recorrido!por!un!móvil!que!lleva!dicho!movimiento!
es!:!!!s+=+s0++vt!
3º)+MOVIMIENTO+RECTILÍNEO+UNIFORMEMENTE+VARIADO+(M.R.U.V.)+
!
!
!
a) Un!cuerpo!en!movimiento!describe!un!movimiento!rectilíneo!
uniformemente!variado!cuando!mantiene!una!trayectoria!rectilínea!y!su!
aceleración!es!constante.!
b) La!ecuación!de!la!velocidad!de!dicho!movimiento!es:!v+=+v0+++at!
c) La!ecuación!del!espacio!recorrido!por!un!cuerpo!que!posee!un!movimiento!
1 2
rectilíneo!uniformemente!acelerado!es:!s+=+s0+++v0t+++ at !
2
2
2
d) La!relación!velocidad!espacio!es:!v =+v0 ++2as!
e) Si!el!movimiento!es!de!frenado,!la!aceleración!será!negativa.!
+
!
3!
4º)+MOVIMIENTO+DE+CAÍDA+LIBRE+
a) Todos!los!cuerpos,!independientemente!de!cual!sea!su!masa!caen!hacia!La!
Tierra!con!la!misma!aceleración,!la!de!la!gravedad:!g=+9’8+m/s2.+
b) El!movimiento!de!caída!libre!es!un!movimiento!uniformemente!acelerado.+
c) La!ecuación!de!la!velocidad!de!dicho!movimiento!es:!v=+gt.+
1 2
d) La!ecuación!del!espacio!recorrido!es:!s+=+ gt !
2
!
+
PROBLEMAS+CINEMÁTICA+
1) Un cuerpo se mueve a 125 Km/h y se para a los 25 m porque ve un
semáforo en rojo. El tiempo de frenado ha sido 3s. Calcula la aceleración de
frenado.
2) Un ciclista partiendo del reposo, desciende por una montaña, alcanzando al
final una velocidad de 20 m/s en 10 s. Calcula:
a) El cambio de velocidad sufrido por el ciclista.
b) La aceleración media del ciclista.
c) El espacio recorrido en ese tiempo.
!
4!
3) Una pelota se ha caído desde el tejado de una casa que tiene 10 m de
altura. ¿Con qué velocidad crees que ha llegado la pelota al suelo?
4) Si tenemos la misma pelota del ejercicio anterior, y sabemos que en éste
caso llega al suelo con una velocidad de 15 m/s.
a) ¿Desde qué altura se dejó caer la pelota?
b) ¿Cuánto tiempo ha estado cayendo la pelota?
c) ¿Cuál ha sido la variación de velocidad (Δv) desde que se dejó caer
la pelota?
5) Se hace descender un cuerpo por un plano inclinado de 10 m de longitud, y
la aceleración que lleva es de 2 m/s2. Al llegar al final del plano, dicho
cuerpo continúa en movimiento rectilíneo y uniforme sobre un plano
horizontal, hasta que un amigo la detiene al cabo de 15 m.
a) ¿Con qué velocidad comienza la trayectoria horizontal?
b) ¿Qué tiempo tardará en recorrer todo el trayecto?
!
5!
6) Un coche parte del reposo y en 11 s alcanza una velocidad de 100 km/h.
Calcula:
a) La aceleración que adquiere el coche.
b) El espacio que recorre en ese tiempo.
7) Estás asomado a la ventana de tu casa y observas que los vecinos de
arriba tiran una pelotita por la ventana. Si la diferencia entre ambos pisos es
de 3 m. Calcula:
a) ¿Con qué velocidad pasará la pelotita delante de tu ventana?
b) ¿Cuánto tiempo tardará desde que ellos la tiraron hasta que tú la
viste?
!
6!
8) Un coche que circula a 72 km/h , observa que hay un árbol en la carretera a
50 m. Pisa el freno, y el coche se detiene en 10 s. ¿Se chocará con el árbol o
ha sido rápido de reflejos?
9) Un coche que circula a 50 km/h por Luis Montoto, ve el semáforo del Corte
Inglés en rojo, a 20 m; y como es prudente decide frenar y no pasárselo.
a) ¿Qué tiempo tardará en pararse?
b) ¿Qué aceleración adquirirá?
c) ¿De qué tipo de movimiento estamos hablando?
10)
Calcula la altura desde la que cae una pelota de medio Kg, si tarda 25 s
en llegar al suelo.
!
7!
11)
Plantee las ecuaciones del movimiento cuando un móvil frena hasta
quedar completamente parado.
12)
Plantee las ecuaciones de la velocidad de partida y la altura que
alcanza cuando un móvil es lanzado verticalmente hacia arriba.
13) Lanzamos una pelota verticalmente y hacia arriba con una velocidad de 20
m/s y alcanza una altura de 100 m.
a) ¿Qué tiempo tarda en alcanzar dicha altura?
b) Calcula el tiempo total que emplea en subir y bajar.
!
8!
14) Los frenos de un coche producen una aceleración de 20 m/s2. Si el coche
va a 108 Km/h. ¿En qué espacio mínimo podrá parar?
15) Desde un punto situado a 100 m de altura se lanza verticalmente hacia
arriba un cuerpo con velocidad inicial de 50 m/s. 2 segundos más tarde se
lanza otro en la misma vertical con velocidad inicial de 150 m/s. Calcula:
a) ¿Cuánto tiempo tarda el segundo cuerpo en alcanzar al primero?
b) ¿A qué altura lo alcanza?
c) ¿Cuál es la velocidad de cada uno en ese instante?
!
9!
16) Un conductor de un vehículo que circula a 72 Km/h observa que hay un
desprendimiento de rocas y frena, tardando 10 s en detenerse. Calcula:
a) Aceleración de frenado.
b) Espacio que recorre antes de detenerse.
!
10!
PRACTICAS
P7) CÁLCULO DE LA ALTURA QUE ALCANZA UNA
PELOTA EN UN TIRO VERTICAL.
1.- Material: una pelota y un cronómetro
2.- Procedimiento: sitúese de rodillas y tome con las dos manos una pelota.
Póngala en el suelo y láncela lo más fuerte posible verticalmente hacia arriba.
A la vez, un compañero cronometrará el tiempo que ha tardado la pelota desde
que sale del suelo hasta que vuelve a llegar al mismo punto. Realice este
procedimiento tres veces y sitúe los resultados en la siguiente tabla:
TIEMPO MEDIDO
TIEMPO DONDE SE
HA CONSEGUICO
MÁXIMA ALTURA
ALTURA
MÁXIMA
EXPERIENCIA 1
EXPERIENCIA 2
EXPERIENCIA 3
3.- Conclusiones:
1.- Escribe las fórmulas que debes usar para los cálculos
2.- Aplícalas a los datos que has medido y completa la tabla anterior.
3.- Indica la altura media que has conseguido.
!
11!
TEMA 6(parte 1): DINÁMICA,
TRABAJO, POTENCIA Y ENERGÍA
!
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!
!
12!
CONCEPTOS FUNDAMENTALES DINÁMICA
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1) LAS!FUERZAS!Y!SUS!EFECTOS!
a) Fuerza+es!toda!causa!capaz!de!modificar!el!estado!de!reposo!o!de!movimiento!
de!un!cuerpo,!o!de!producir!una!deformación!en!él.!
b) Según!su!respuesta!a!la!acción!de!las!fuerzas,!los!cuerpos!se!pueden!clasificar!
en:!!
- Rígidos:!no!modifican!su!forma!cuando!sobre!ellos!actúa!alguna!fuerza.!
- Elásticos:!recuperan!su!forma!cuando!deja!de!actuar!una!fuerza.!
- Plásticos:!los!materiales!no!recuperan!su!forma!inicial!cuando!dejan!de!
actuar!sobre!ellos!una!fuerza.!
c) Ley+de+Hooke:!la!deformación!de!un!cuerpo!elástico!es!directamente!
proporcional!a!la!fuerza!que!la!produce.!F+=+ka+∆l!
!
2) LEYES!DE!NEWTON!O!PRINCIPIOS!DE!LA!DINÁMICA!
a) Todo!cuerpo!mantiene!su!estado!en!reposo!o!de!movimiento!rectilíneo!y!
uniforme!mientras!no!actúe!sobre!él!una!fuerza.!
b) La!aceleración!de!un!cuerpo!es!proporcional!a!la!fuerza!resultante!ejercida!
sobre!el!mismo!e!inversamente!proporcional!a!la!masa!del!cuerpo:!F+=+maa!
c) Cuando!dos!cuerpos!interaccionan,!las!fuerzas!que!ejercen!unos!sobre!otros!
son!iguales,!pero!de!sentido!opuesto.!Dichas!fuerzas!no!se!anulan!ya!que!
actúan!sobre!cuerpos!diferentes.!
!
3) FUERZAS!EN!LA!VIDA!COTIDIANA.!
a)!El!peso!es!la!fuerza!de!atracción!que!ejerce!la!Tierra!sobre!nuestro!cuerpo:!!
P+=+mag!
b)!La!fuerza+de+rozamiento+se!opone!al!movimiento!y!se!manifiesta!en!la!superficie!
de!contacto!de!dos!cuerpos,!siempre!que!uno!se!mueva!sobre!otro.!+
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13!
!AMPLIACIÓN!PROBLEMAS!DINÁMICA!
!
1Un muelle está suspendido de uno de sus extremos. Se cuelga del otro
extremo un peso de 30 N y se observa un alargamiento de 30 cm. ¿Cuál es la
constante de deformación del muelle?
2)Un muelle se ha alargado 4 cm al aplicarle una fuerza determinada. ¿Cuánto
se deformará si se le aplica una fuerza tres veces mayor?
3)¿Qué fuerza es necesario aplicar a un cuerpo de 40 kg de masa para que
adquiera una aceleración de 2 m/s2?, ¿Qué velocidad adquiere el cuerpo si la
fuerza actúa durante 2 s?
4) Una fuerza que actúa sobre un cuerpo de 5 kg de masa le produce una
aceleración de 3 m/s2. Si esta misma fuerza actúa sobre un cuerpo de 10 kg
de masa, ¿qué aceleración le imprimirá?
5) Un automóvil lleva una velocidad de 72 Km/h. Si su masa es de 2000 kg,
¿qué fuerza tienen que ejercer los frenos para que se detenga a los 200 m?
!
14!
6) Dos bueyes en el Rocío, tiran en línea recta, de una carreta de 400 kg de
masa, y al arrancar, le comunican una aceleración de 1 m/s2. La fuerza con
la que tira uno de ellos es ¼ de la del otro. Calcula ambas fuerzas.
7) ¿Cuánto pesas en la Tierra? g = 9,8 m/s2, ¿y en la Luna? g = 1,6 m/s2
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15!
P12) USO DE UN DINAMÓMETRO
Material: dinamómetro y varios materiales que puedan ser colgados en él.
Fundamento teórico: un dinamómetro es un aparato que sirve para medir la
intensidad de las fuerzas. Está formado por un muelle que se alarga al ser
sometido a una fuerza. Sin embargo, para que un dinamómetro pueda medir
las fuerzas de manera correcta debe ser calibrado previamente. Debemos
tener en cuenta que 1N es, aproximadamente la fuerza con la que la Tierra
atrae a 0’1 kg de masa.
Procedimiento:
1º.- ponga a 0 el dinamómetro.
2º.- cuelgue en él varios materiales indicando la medida en Newton que se
produce:
Material
Medida
3º.- con las mediciones hechas, indique, según la relación fuerza-masa
expuesta anteriormente, la masa de cada material y corrobore su resultado
midiendo la masa de cada material en la balanza.
Material
Masa según dinamómetro Masa según balanza
4º.- dibuje un dinamómetro señalando sus partes.
+
+
+
+
!
16!
COMENTARIO+TECNOLÓGICO:+¿POR+QUÉ+SE+PROHIBE+EL+USO+DE+
MÓVILES+EN+AVIONES+Y+EN+HOSPITALES?+
Todo!aquel!que!viaja!o!ha!viajado!en!avión!conoce!la!prohibición!que!tienen!
implantada!las!compañías!aéreas!de!no!utilizar!los!teléfonos!móviles!o!celulares,!e!
incluso!exigen!apagarlos,!una!vez!que!se!traspasa!la!puerta!de!embarque!del!
aeropuerto.+
Es!posible!que!en!alguna!oportunidad!hayas!notado!que!se!produce!un!ruido!o!
interferencia!en!algún!radiorreceptor!cercano!cuando!enciendes!tu!móvil!o!recibes!
alguna!llamada.!Es!posible!también!que!en!algún!momento!hayas!tratado!de!sintonizar!
la!frecuencia!de!una!estación!de!radio!y!se!escuche!también!otra!diferente,!que!
interfiere!a!la!que!realmente!quieres!escuchar.!Igualmente!quizás!hayas!escuchado!
una!interferencia!en!tu!radiorreceptor!cuando!quisiste!oír!música!y!lo!situaste!junto!al!
ordenador.!
Pero!bueno,!¿qué!relación!guarda!todo!eso!con!la!prohibición!de!utilizar!los!teléfonos!
móviles!o!celulares!en!los!aviones?!
!
Pues!bien,!un!teléfono!móvil!no!es!más!que!un!pequeño!transmisor!inalámbrico!o!de!
radio,!similar!a!un!“walkie(talkie”,!que!emite!señales!de!radiofrecuencia!con!una!
potencia!superior!a!los!3!watt!de!salida.!Todos!los!transmisores!de!radio,!junto!con!las!
señales!de!alta!frecuencia!(o!radiofrecuencia)!tienden!a!emitir!también!señales!de!baja!
potencia!en!la!banda!de!los!sonidos!armónicos.!Esas!señales!pueden!llegar!a!introducir!
distorsiones!en!otros!equipos!electrónicos,!tal!como!ocurre!con!el!ruido!que!el!móvil!o!
celular!introduce!en!el!receptor!de!radio!cuando!se!enciende!o!cuando!se!recibe!una!
llamada.!Igualmente!cuando!una!señal!de!radiofrecuencia!se!superpone!a!otra!en!la!
misma!frecuencia!de!la!estación!de!radio!que!queremos!oír,!la!interfiere!y!no!se!
entiende!nada!con!claridad.!Por!su!parte,!el!ordenador!también!posee!circuitos!que!
emiten!ondas!de!radiofrecuencia!que!interfieren!la!banda!de!amplitud!modulada!de!un!
radiorreceptor!cuando!lo!colocamos!muy!cerca!de!éste.!
!
En!nuestra!vida!diaria!en!las!ciudades!y!en!los!hogares!las!interferencias!de!los!
teléfonos!móviles!son!inapreciables!o!sólo!causan!pequeñas!molestias!de!interferencia!
en!los!radiorreceptores;!sin!embargo,!en!un!avión!sí!pueden!llegar!a!causar!grandes!
problemas,!incluso!un!desastre!de!incalculables!consecuencias.!
Todos!los!aviones!modernos!de!pasajeros!basan!su!control!durante!el!despegue,!
tiempo!de!vuelo!y!aterrizaje,!en!el!funcionamiento!de!diferentes!dispositivos!que!
envían!y!reciben!constantemente!señales!de!radio!hacia!y!desde!la!Tierra,!así!como!de!
un!conjunto!de!satélites!con!los!cuales!mantiene!también!constante!comunicación.!
Entre!esos!sofisticados!dispositivos!de!control!se!encuentra!un!transmisor!que!envía!
!
17!
ininterrumpidamente!a!las!computadoras!de!ATC!(Air-Traffic-Control!/!Control!de!
Tráfico!Aéreo)!instaladas!en!los!aeropuertos!en!Tierra,!la!posición!que!va!llevando!el!
avión,!segundo!a!segundo,!en!cualquier!punto!donde!éste!se!encuentre!volando.!
El!lugar!donde!se!halla!el!avión!y!la!altura!de!vuelo,!la!controla!el!piloto!por!medio!de!
un!GPS!diferencial!(Sistema!de!Posicionamiento!Global)!que!recibe!señales!constantes!
de!radio!de!por!lo!menos!cuatro!satélites!durante!todo!el!tiempo!que!se!mantiene!en!
el!aire.!El!radar!que!también!lleva!instalado!el!avión,!constituye!otro!recurso!
radioelectrónico!más!para!mantener!informado!a!los!pilotos!de!cualquier!aeronave!
que!vuele!cerca!de!su!trayectoria!de!vuelo!y!de!las!condiciones!climatológicas!
reinantes.!Y!así!sucesivamente!ocurre!con!otros!dispositivos!que!funcionan!a!
diferentes!frecuencias!de!radio,!con!la!salvedad!de!que!todos!están!concebidos!y!
protegidos!de!forma!tal!que!no!se!interfieren!unos!con!los!otros!durante!su!
funcionamiento!en!pleno!vuelo,!incluyendo!el!servicio!telefónico!de!abordo!y!la!
conexión!a!Internet!que!se!brindan!como!servicio!adicional!a!los!pasajeros.!
Si!durante!el!despegue,!vuelo!o!aterrizaje!mantenemos!encendido!el!teléfono!móvil!sin!
utilizarlo!o!recibimos!una!llamada!en!el!caso!que!exista!cobertura!para!ello!en!el!lugar!
y!altura!a!la!que!se!encuentre!volando!el!avión,!la!señal!de!radio!que!emite!el!
transmisor!del!teléfono!móvil!puede!llegar!a!interferir!alguno!de!los!sofisticados!
dispositivos!o!instrumentos!electrónicos!de!navegación.!
Cuando!el!teléfono!móvil!se!mantiene!encendido,!aunque!no!se!utilice,!produce!los!
mismos!efectos!de!una!llamada,!pues!normalmente!cada!cierto!período!de!tiempo!su!
circuito!electrónico!envía!ráfagas!de!datos!por!la!antena,!bien!para!tratar!de!no!perder!
la!cobertura,!o!bien!para!tratar!de!recuperarla!cuando!la!ha!perdido.!
Prohibición!de!usar!teléfonos!móviles!!en!los!hospitales:!!
Las!interferencias!que!son!capaces!de!introducir!los!teléfonos!móviles!en!los!
equipos!médicos!electrónicos,!pueden!llegar!a!falsear!el!resultado!de!un!diagnóstico,!
con!las!imprevisibles!consecuencias!que!una!interpretación!errónea!por!parte!del!
médico!puede!significar!para!el!posterior!tratamiento!de!un!enfermo!que!se!esté!
realizando!un!reconocimiento!con!uno!de!esos!aparatos!en!el!mismo!momento!que!
alguien!realiza!o!recibe!una!llamada.!
!
ACTIVIDAD 1: ¿Qué otros tipos de aparatos cree que pueden causar daños similares en
despegues y aterrizajes de aviones?
ACTIVIDAD 2: Busque información sobre lo que es un inhibidor de frecuencias: ¿qué
utilidad le da la policía?¿afecta a nuestros teléfonos móviles?
!
18!
TEMA 6(parte 2): DINÁMICA,
TRABAJO,POTENCIA Y
ENERGÍA
!
19!
CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE TRABAJO,
POTENCIA Y ENERGÍA MECÁNICA
!
1) TRABAJO!
a) Se!realiza!trabajo+!cuando!al!aplicar!una!fuerza!se!produce!un!desplazamiento.!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!W+=+F+a+x+
F=!fuerza!(N)!
x=desplazamiento!(m)!
b)!La!unidad!del!trabajo!(W)!es!el!julio.!Se!define!julio!como!el!trabajo!que!produce!
una!fuerza!de!un!newton!cuando!produce!un!desplazamiento!de!un!metro.!
!
2) POTENCIA!
a) la!potencia!expresa!la!rapidez!con!la!que!se!realiza!un!trabajo:!P+=+
W
!
t
b) La!unidad!de!la!potencia!(P)!es!el!vatio!que!se!representa!como!W.!
c) La!potencia!real!de!una!máquina!es!menor!que!su!potencia!teórica.!Se!define!el!
rendimiento!de!una!máquina!como:!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Rendimiento+(%)+=+
potenciareal
·100 +
potenciateórica
!
3) ENERGÍA!MECÁNICA!
a) Un!cuerpo!posee+energía+mecánica!cuando!posee!la!capacidad!de!realizar!un!
trabajo.!Se!estudia!bajo!dos!aspectos:!energía!cinética!y!energía!potencial.!
b) La!energía+cinética!es!la!capacidad!que!posee!un!cuerpo!para!realizar!un!
2
trabajo!por!medio!de!un!movimiento:!Ec+=+½+mav !
m=!masa(kg)!
v=!velocidad!(m/s)!
c) La!variación!de!la!energía!cinética!es!igual!al!trabajo!realizado!por!todas!las!
fuerzas!que!actúan!sobre!el!cuerpo:!W=+∆Ec!
d) La!energía+potencial+gravitatoria!es!la!energía!que!posee!un!cuerpo!según!la!
posición!(altura)!que!ocupa:!Ep+=+magah!!
!
20!
m=!masa!(kg)!
g=!aceleración!de!la!gravedad!(9,8m/s2)!
h=!altura!(m)!
e) La!energía+potencial+elástica+es!la!que!posee!un!cuerpo!elástico!debido!a!su!!!!!!!
2
estado!de!tensión:!Ep=+½akax !
k=!constante!del!muelle!
x=!desplazamiento!del!muelle!
4) PRINCIPIO!DE!CONSERVACIÓN!DE!LACONSERVACIÓN!DE!LA!ENERGÍA!
El!principio+de+conservación+de+la+energía+enuncia!que!la!energía!no!se!crea!ni!se!
destruye,!sólo!se!transforma!de!una!forma!en!otra,!es!decir,!la!energía!mecánica!
permanece!constante.!
!
!
PROBLEMAS TRABAJO Y ENERGÍA MECÁNICA
!
!
1) Una fuerza de 10 N actúa sobre un cuerpo que se desplaza a lo largo de
un plano horizontal en la misma dirección del movimiento. Si el cuerpo
se desplaza 25m, ¿Cuál es el trabajo realizado por dicha fuerza?
2) Un motor realiza un trabajo de 1500 J en 10 s.
a) ¿Cuál es la potencia del motor?
b) ¿En cuánto tiempo desarrollaría el mismo trabajo una máquina de 15
W?
!
21!
3) ¿Cuál es la potencia de una máquina que sube una masa de 40 kg a
una altura de 20 m en 12 s?
4) Calcula la energía cinética de un cuerpo con una masa de 10 kg si su
velocidad es de 4 m/s.
5) Un vehículo de 600 kg de masa que circula por una carretera recta y
horizontal, incrementa su velocidad de 10 m/s a 20 m/s. ¿Cuál es el
trabajo que realiza el motor?
6) ¿Qué energía potencial posee una roca en un acantilado si su masa es
de 100 kg y está a 60 m de altura sobre el nivel del suelo?
!
22!
7) Un cuerpo de 10 kg de masa es lanzado verticalmente hacia arriba con
una velocidad inicial de 25 m/s. Calcula, aplicando el principio de
conservación de la energía, qué altura puede alcanzar.
8) En lo más alto de una montaña rusa se encuentra situada una cabina de
la misma en un instante de reposo antes de comenzar a descender. La
altura en ese instante es de 60m. Si la cabina tiene una masa de 80 kg,
calcule:
a) La energía en el punto más alto de la montaña.
b) La velocidad con la que llega al unto más bajo de la montaña.
c) La velocidad que lleva cuando se encuentra a 10 m del suelo.
9) Un muelle de k= 145 N/m se encuentra comprimido 5m y tiene en el
extremo una bolita de 5g. Calcule:
a) La energía almacenada en el muelle.
b) La velocidad que adquiere la bolita al descomprimirse por completo el
muelle.
!
23!
P 13) COMPROBACIÓN DEL PRINCIPIO DE
CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA
Materiales: una esquinera, una canica grande y un metro
Contenido teórico: vamos a comprobar que la velocidad con la que la canica
llega al suelo depende de la altura a la que se sitúe.
Procedimiento: pon la esquinera a tres alturas diferentes (mídela) y deja caer la
canica. Comprobarás que cuanto mayor sea la altura, mayor es la velocidad
con la que llega al suelo. Calcule dicha velocidad aplicando la ley de la
conservación de la energía:
Ep(arriba)=Ec(abajo)
1.- Refleje los resultados en la siguiente tabla:
Experiencia
Altura
1
Velocidad
2
3
2.- ¿Depende de la masa del objeto la velocidad a la que llega al suelo?
Razone la respuesta. Dedúzcalo matemáticamente.
!
24!
COMENTARIO TECNOLÓGICO: ¿CÓMO FUNCIONA UN
MICROONDAS?
!
!
A!nuestro!alrededor,!existen!ciertas!ondas!electromagnéticas!caracterizadas!por!su!alta!
frecuencia!y!que!reciben!el!nombre!de!microondas.!Están!presentes!en!nuestra!vida!cotidiana!
y!pueden!aplicarse!dentro!de!una!gran!variedad!de!actividades!diversas,!entre!las!que!quizá,!la!
forma!más!conocida!sea!la!del!horno!de!cocina!descubierto!en!los!años!40!del!siglo!XX!y!que!en!
comparación!con!el!tradicional!prepara!los!alimentos!con!mayor!rapidez.!Pero!las!microondas!
también!se!encuentran!en!otros!muchos!aparatos,!aunque!ignoramos!su!presencia!y!la!
importancia!que!tienen!por!ejemplo!para!las!comunicaciones.
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25!
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HORNO!MICROONDAS!
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El!magnetrón!produce!ondas!de!alta!frecuencia!que!el!
ventilador!extiende!por!todo!!movimiento!de!las!moléculas!
del!interior!del!horno.!Las!microondas!mueven!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
agua!las!moléculas!del!agua!y!otras!sustancias!de!los!
alimentos,!por!lo!que!se!calientan!desde!dentro!y!se!cocinan!
más!rápido,!debido!a!que!la!energía!no!se!desperdicia!hacia!
el!exterior.!
La molécula del agua presenta un polo positivo y otro negativo. Las microondas, que
cambian continuamente de signo, la mueven muy rápido y provocan la ruptura de los
enlaces de las moléculas de agua desprendiendo una gran cantidad de energía que
calienta la comida.
ACTIVIDAD 1: Sabiendo cómo funciona un microondas, ¿para qué alimentos se puede
recomendar el uso del microondas?
ACTIVIDAD 2: PRÁCTICA EN CASA: para favorecer un calentamiento más eficaz
evitando una mayor pérdida de agua en el mismo, sitúa un vaso pequeño en una de
las esquinas internas del microondas. Durante varias semanas observa lo que va
ocurriendo, y responde:
a) ¿qué has ido observando?
b) ¿qué características tiene el vaso al terminar la experiencia?
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26!
TEMA 9: CALOR Y TEMPERATURA
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27!
TEORÍA DE CALOR Y ENERGÍA TÉRMICA: CONCEPTOS FUNDAMENTALES
1) TRANSFERENCIA DE ENERGÍA
a) El trabajo y el calor son procesos mediante los cuales se intercambian
energía.
b) El intercambio de energía térmica se cuantifica por el calor, y éste, por las
variaciones de temperatura.
2) EQUILIBRIO TÉRMICO Y TEMPERATURA.
a) Dos cuerpos están en equilibrio térmico cuando se hallan a la misma
temperatura.
b) Siempre que un cuerpo pierda energía, otro lo gana.
3) CANTIDAD DE CALOR TRANSFERIDA
a) El calor es la transferencia de energía desde un cuerpo caliente (de mayor
temperatura) a otro frío (de menor temperatura) cuando se ponen en contacto.
b) La capacidad calorífica específica o calor específico, c, de un cuerpo es la
energía necesaria para elevar 1ºC la temperatura de 1 kg de masa de dicho
cuerpo. Sus unidades son J/kg·ºC. Se determina mediante un calorímetro.
Cada sustancia pura tiene una capacidad calorífica.
c) El calor latente de cambio de estado, L, es la cantidad de energía que se
necesita para el cambio de estado de 1 kg de masa. Cada sustancia pura tiene
un calor latente.
d) La fórmula para calcular la cantidad de calor transferida a una masa para variar
su temperatura es: Q = m·c·∆T
e) La fórmula para calcular el calor transferido a una masa para un cambio de
estado es: Q= m·L
f) Se produce un equilibrio térmico entre dos cuerpos cuando el calor cedido por
uno lo absorbe el otro:
Cuerpo que se enfría
cuerpo que se calienta
m1·c1·(T1- Tequilibrio)
!
=
m2·c2(Tequilibrio – T2)
28!
AMPLIACIÓN PROBLEMAS DE CALOR Y ENERGÍA TÉRMICA
1)¿Qué energía se necesita para elevar 20ºC la temperatura de 100 g de Aluminio?
Ce= 3452 J/kg·ºC
2)Se calientan 500 g de cobre a 100ºC y se colocan en un calorímetro que contiene
800 g de agua a 15ºC. La temperatura de equilibrio es de 19.7ºC. Calcula el calor
específico del cobre. Ce(agua)=4180 J/kg·ºC
3)Calcula la energía que es transferida a una masa de 500 g de hielo a -5ºC para que
su temperatura se eleve hasta los 100ºC y el agua líquida pase a vapor. Datos:
Ce(Hielo)= 2100 J/kg·ºC; Ce(agua líquida)=4180 J/kg·ºC; Lf=3,35·105; Lv=2’2·106
4) En un calorímetro se colocan 5 kg de agua a 50ºC y 1 kg de hielo a -80ºC. Calcula
la temperatura final de la mezcla.
5) Se desea enfriar 2 kg de agua a 50ºC con agua que está a 20 ºC. Para que la
mezcla tenga una temperatura de 32ºC, ¿qué cantidad de agua hay que añadir?
6) ¿Qué cantidad de energía térmica es necesaria para transformar en vapor 250 g
de agua a 50ºC?
CIENCIA VIVA: ¿CÓMO FUNCIONA UN FRIGORÍFICO?
En la nevera hay un circuito por el que circula el líquido refrigerante siempre que el
motor (compresor) está en marcha. Una parte del circuito está en el interior –por él
circula el refrigerante evaporándose y absorbiendo calor- y otra en el exterior –por él
circula el refrigerante que, a través del compresor, se convierte en líquido.
En un frigorífico, el motor conectado a la red eléctrica produce un trabajo que se
emplea en extraer un calor del foco frío (la cavidad del frigorífico) y se cede calor
al foco caliente, que es la atmósfera.
En el argot de la refrigeración se habla de frigorías como unidad: una frigoría
equivale a una “caloría negativa” : es la energía que hay que sustraer a 1 gramo
de agua para rebajar su temperatura en un grado centígrado.
El fluido refrigerante se mueve en un circuito cerrado por los tres componentes de
la nevera.
•
•
•
Compresor (motor)
Condensador (tubo con forma de serpentín)
Evaporador (también un tubo con forma de serpentín, en el interior de la
nevera)
Dicho fluido llega al compresor, como gas (a baja presión y temperatura ambiente); en
él se reduce su volumen (se comprime) y esto hace que se caliente. Pasa entonces al
!
29!
condensador, donde se licúa, liberando calor hacia el aire de la habitación (por tanto,
se enfría). Este líquido pasa, a continuación, por un estrechamiento, al evaporador.
Ahí, al disminuir la presión, el fluido se expande y se evapora, absorbiendo calor (de
los alimentos situados en el interior de la nevera). El fluido continúa entonces
circulando para pasar al compresor y comienza un nuevo ciclo.
La mayoría de las neveras poseen un termostato: una sonda que desconecta el
sistema cuando registra en el interior una temperatura dada, programada previamente.
ACTIDAD 1: Sabiendo lo aprendido al leer el texto, ¿se puede decir en términos
científicos que un frigorífico enfría los alimentos que se encuentran en el interior de
éste?
ACTIVIDAD 2: Busque otro ejemplo de aparato que usamos en casa que tenga un
procedimiento similar al del frigorífico y explíquelo de forma breve.
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30!
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CUADRANTE+
+
RESUMEN+DE+
+
FÓRMULAS+
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31!
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CONCEPTO
Espacio
SÍMBOLO
UNIDADES
FÓRMULA
S
metro ( m )
S = Vot + ½at2
V
m/s
V2 = Vo2 + 2as
DEFINICIÓN
(M.R.U.A.)
Velocidad
(M.R.U.A.)
Espacio (M.R.U.)
Fuerza
V = Vo + at
S
F
m
S= S0 + vt
Newton (N)
F = m·a
Causa capaz de deformar o transformar el
estado de reposo o movimiento de un cuerpo
Peso
P
Trabajo
W
Newton (N)
J
P=m·g
Fuerza con que la Tierra atrae a los cuerpos
W = F·s
Se realiza trabajo físico cuando al aplicar una
fuerza se produce un desplazamiento en le
dirección de ésta
Potencia
P
CUADERNILLO+DE+TECNOLOGÍA+
!
Watios (w)
P=
w
t
Es el trabajo realizado en la unidad de tiempo
Página+32+
C.V
1 CV = 736 w
Rendimiento
R
R(%) =
R(%) =
Pot real
·100
Pot teórica
Wreal
·100
wteórico
E. cinética
Ec
Julios (J)
E c = ½ m v2
Es la que tiene un cuerpo por tener movimiento
E. potencial
Ep
Julios (J)
Ep = m g h
Es la que tiene un cuerpo por tener una altura
Ee
Julios (J)
Ee = ½ k x2
Es la que tiene un cuerpo por tener propiedades elásticas
UNIDADES
FÓRMULA
DEFINICIÓN
Julios (J)
E m= E c + E p
(Ep
gravitatoria)
E. elástica
(Epotencial elástica)
CONCEPTO
SÍMBOLO
E. mecánica
Em
Energía térmica
Q
Calorías (cal) o J
Q = m · ce · (t2 – t1)
1 J = 0.24 cal
1 cal = 4.18 J
CUADERNILLO+DE+TECNOLOGÍA+
!
Página+33+
Calor latente
Q
Calorías (cal) o J
Q=m·L
Es la cantidad de energía que se intercambia en
la fusión de 1 kg de masa
1 J = 0.24 cal
1 cal = 4.18 J
Equilibrio
Q
térmico
1 J = 0.24 cal
1 cal = 4.18 J
m1 c1 (T1-Teq)=m2c2(TegT 2)
!
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CUADERNILLO+DE+TECNOLOGÍA+
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Página+34+