Programa académica Física 11

PROGRAMA ACADÉMICO FÍSICA 11
Capítulo 1. MECÁNICA DE FLUIDOS
•
Los fluidos.
•
Presión.
•
Presión hidrostática.
•
Principio de Pascal.
•
Presión atmosférica.
•
Principio de Arquímedes.
•
Fluidos en movimiento.
CAPÍTULO 2. TERMODINÁMICA
•
Desarrollo histórico de la termodinámica.
•
Qué es temperatura.
•
Dilatación térmica.
•
Calor.
•
El calor y los cambios de estado.
•
Primera ley de la termodinámica.
•
Segunda ley de la termodinámica.
CAPÍTULO 3. MOVIMIENTO ONDULATORIO Y SONIDO
•
¿Qué es una onda?
•
Fenómenos ondulatorios.
•
Las ondas sonoras.
•
Fenómenos y cualidades del sonido.
•
La música y las fuentes sonoras.
•
Efecto Doppler.
CAPÍTULO 4. ÓPTICA
•
Historia de las ideas sobre la luz.
•
La reflexión de la luz.
•
Imágenes en espejos planos.
•
Imágenes en espejos curvos.
•
Refracción de la luz.
•
Refracción en lentes.
•
Interferencia y difracción de la luz.
CAPÍTULO 5. ELECTRICIDAD
•
¿Qué es la electricidad?
•
Fuerza electrostática.
•
Campo eléctrico.
•
Potencial eléctrico.
•
Corriente y fuentes de corriente.
•
Resistencia eléctrica y ley de Ohm.
•
Circuitos eléctricos.
•
Electromagnetismo.
•
Campo magnético.
•
El magnetismo genera electricidad.
FORTALEZAS, DIFICULTADES, RECOMENDACIONES
GRADO UNDÉCIMO
TERCER Y CUARTO PERIODO
FÍSICA 2
FORTALEZAS
1. Describe y explica el comportamiento de las ondas en términos de la longitud de onda, la frecuencia y
la velocidad de propagación.
2. Describe y explica los fenómenos de reflexión y refracción, interferencia y difracción de ondas.
Construye e interpreta diagramas de rayos para representar la trayectoria de la luz.
3. Explica la producción, propagación y características del sonido en intensidad, tono y timbre a partir de
los conceptos de onda.
4. Relaciona la corriente eléctrica con el flujo de carga, el potencial eléctrico y la resistencia eléctrica.
5. Participa en debates en los cuales utiliza con precisión el vocabulario propio de las ciencias.
DIFICULTADES
6. Se le dificulta describir y explicar el comportamiento de las ondas en términos de la longitud de onda,
la frecuencia y la velocidad de propagación.
7. Le es difícil describir y explicar los fenómenos de reflexión y refracción, interferencia y difracción de
ondas.
8. Muy poco sabe explicar la producción, propagación y características del sonido en intensidad, tono y
timbre a partir de los conceptos de onda.
9. Le es difícil relacionar la corriente eléctrica con el flujo de carga, el potencial eléctrico y la resistencia
eléctrica.
10. Se le dificulta participar en debates en los cuales utiliza con precisión el vocabulario propio de las
ciencias.
RECOMENDACIONES
11. Se le sugiere repasar textos e Internet que relacione los temas del comportamiento de las ondas en
términos de la longitud de onda, la frecuencia y la velocidad de propagación.
12. Se recomienda experimentar en una cubeta con agua para observar los fenómenos de reflexión y
refracción, interferencia y difracción de ondas.
13. Se le sugiere observar en las cuerdas de una guitarra la relación entre intensidad, tono y timbre a partir
de los conceptos de onda.
14. Se recomienda revisar equipos eléctricos en los cuales su placa de construcción muestre el flujo de
corriente, el potencial eléctrico y la resistencia eléctrica máxima de diseño.
15. Se le pide estar atento a la participación en clase de sus compañeros para familiarizarse con el
vocabulario técnico del tema de cada capítulo.
Densidad
La densidad es la relación directa entre la masa y el volumen de una sustancia. Teniendo en cuenta un cuerpo en el agua,
si tiene mayor densidad se hunde, menor densidad flota, y con igual densidad se sostiene completamente sumergido.
Explica con la ayuda del concepto de densidad las siguientes situaciones para que un elemento se hunda y sumerja
naturalmente.
1. Un submarino por su densidad naturalmente flota, tiene unos tanques interiores que utiliza para llenar de agua y luego
expulsar.
2. Un pez por su densidad naturalmente está sumergido. Tiene una bolsa en su interior llamada “vejiga natatoria” la cual
aumenta y contrae su volumen.
3. Una persona por su densidad naturalmente flota en el agua. Cuando una persona se ahoga se hunde y a los días
nuevamente vuelve a sumergir.
MECÁNICA DE FLUIDOS
TEMA 1. LOS FLUIDOS
TEMA 2. DENSIDAD Y PRESIÓN
TEMA 3. PRESIÓN HIDROSTÁTICA
TEMA 4. PRINCIPIO DE PASCAL
TEMA 5. PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
TEMA 6. HIDRODINÁMICA
TEMA 1.
LOS FLUIDOS
La mecánica de los fluidos se divide en las siguientes ramas:
Hidrostática: Estudia el comportamiento de los fluidos, considerados en reposo o movimiento.
Hidrodinámica: Estudia el comportamiento de los fluidos, cuando se encuentran en movimiento.
Neumática: Particulariza la hidrostática e hidrodinámica en el estudio de los gases.
Hidráulica: Utiliza los conceptos estudiados en los tres campos anteriores en las aplicaciones técnicas.
Piensa
a. Explica cómo se determina la densidad de una piedra de forma irregular.
b. Cuál de las dos es mayor: ¿la densidad de peso de un objeto o su densidad de masa?.
c. Si los objetos mas densos que el agua se hunden en ella, ¿por qué un barco de toneladas de hierro no lo
hace?.
d. ¿Con qué fin los objetos punzantes como: alfileres, puntillas, clavos, etc. se les hace punta?.
e. ¿Por qué razón los objetos afilados como: cuchillo, navaja, bisturí, etc. con mayor filo son mas
eficientes?.
f. Un pasajero en un bus es pisado por una señora de 80 Kg, quien usa zapatos bajitos, mientras que otro
es pisado con el tacón de una señora delgada de solo 45 Kg pero usa zapatos con tacón alto y delgado,
¿cuál de los siente mayor dolor?, ¿por qué?.
Existen ciertas diferencias entre líquidos y gases, los líquidos son prácticamente incomprensibles, mientras que
los gases adaptan su volumen al del recipiente que los contiene, expandiéndose de tal forma que ocupan el
mayor volumen posible.
Las moléculas de los sólidos están lo suficientemente cercanas para que las fuerzas de atracción las mantengan
en un modelo regular y permanezcan con volumen y forma constante. En un líquido en promedio, las
moléculas están más separadas y las fuerzas de cohesión son más pequeñas; por esta razón, el líquido mantiene
su volumen y toma la forma del recipiente que lo contiene. En un gas la distancia entre las moléculas es muy
grande comparada con su tamaño, las fuerzas de atracción son muy pequeñas, por eso, el gas no tiene forma ni
volumen propios y toma los del recipiente.
TEMA 2. DENSIDAD Y PRESIÓN
DENSIDAD δ
La densidad se define como la masa de una sustancia en relación al volumen que ocupa, δ = m v .
Ejercicios
1.
La densidad δ del acero es 7.8 g/cm3. Expresarla en unidades de Kg/m3.
2.
Un recipiente de aluminio tiene una capacidad interior de 96 cm3. Si el recipiente se llena totalmente de
glicerina, ¿qué cantidad de glicerina en kilogramos llena el recipiente?
3.
¿Cuál es la densidad δ de una sustancia, si 246 g ocupan un volumen de 33.1 cm3.?
4.
¿Qué volumen debe tener un recipiente destinado a contener 400 g. de alcohol etílico?.
5.
Cierta aleación de oro y plata tiene una masa de 2174 g. y un volumen de 145 cm3. ¿Qué tanto oro y
plata tiene la aleación?.
Algunas densidades (g/cm3)
Acero 7.8;
Platino 21.4;
Aluminio: 2.7;
Benceno 0.9;
Bronce: 8.6;
Cobre 8.9;
Glicerina:1.26; Mercurio:13.6;
Hielo: 0.92;
Hierro: 7.8;
Alcohol etílico: 0.81;
Agua 1;
Oro 19.3;
Plata: 10.5;
Plomo 11.3.
PRESIÓN p
Se llama presión, a la magnitud de la fuerza ejercida perpendicularmente sobre un área de la superficie.
La presión sobre un área crea una fuerza, esta es la que permite que el barco esté sumergido, que un avión
pueda sostenerse en el aire, que un pez y submarino pueda emerger y sumergir en forma natural.
Un sólido permite fuerzas tangenciales, ya que permite deformación. En cambio la fuerza sobre un líquido es
perpendicular a la superficie, ya que un fluido no permite deformación.
La fuerza sobre un fluido líquido o gaseoso se le llama Fuerza de empuje (E), mientras que sobre un sólido se
le podría llamar Fuerza normal (N).
Pr esión =
Unidades de presión
N 
 m 2  = Pascal (sistema MKS);
1 bar= 106 baria= 103 mbar.
Fuerza perpendicular
Area
;
 d 
 cm 2  = Baria (sistema CGS)
Ejercicios
1. Una piscina de 25 m de largo, 12 m de ancho y 1.8 m de profundidad está llena de agua. Calcular la
presión que ejerce el agua sobre el fondo de la piscina.
2. Un submarino se hunde a una profundidad de 60 m. bajo el nivel del mar. Calcula la presión hidrostática
a esta profundidad ( δ = 1.03 g/cm3).
3. Un ladrillo de 3.2 Kg tiene las siguientes dimensiones: 25 cm de largo, 8 cm de alto y 12 cm de ancho.
Calcular la presión que se ejerce el ladrillo sobre el concreto cuando se coloca en la construcción de un
muro.
4. Un cubo de madera de densidad 0.86 gr/cm3, ejerce una presión de 1000 d/cm2, sobre la superficie en la
cual se apoya. Calcula la arista del cubo.
TEMA 3.
PRESIÓN HIDROSTÁTICA
Piensa
a. ¿Por qué cuando te hundes en el agua sientes dolor en tus oídos?. ¿cómo contrarrestas esta dificultad?.
b. ¿Qué será presión de alta y de baja que nos mide un médico siempre que le consultamos?.
c. Consulta sobre la presión sanguínea
d. ¿Has sentido un taponamiento en los oídos cuando vas a otras regiones?, ¿cómo contrarrestas esta
dificultad?.
e. Explica por qué para los bolivianos es una ventaja jugar al fútbol en La Paz contra otros seleccionados.
Principio fundamental de la hidrostática:
hidrostática
“Si un recipiente contiene líquido en equilibrio, todos los puntos del interior están sometidos a una presión
cuyo valor depende de la profundidad a la cual se encuentre, P = δ g h ”.
Calcula
1. Encuentra la presión hidrostática que experimenta un buzo, que está sumergido a 20 m bajo el nivel del
mar.
(Densidad de agua de mar δ = 1.03 g/cm3) .
2. Un tanque está lleno de gasolina ( δ = 0.7 g/cm3); calcula la presión hidrostática a 18 cm de profundidad.
3. Los siguientes recipientes contienen agua hasta el mismo nivel. Todos tienen la misma área en la base, por
lo tanto, la presión en el fondo debe ser idéntica. ¿Por qué al colocar los tres recipiente en una balanza
tienen diferentes pesos?.
Tecnología
Existen muchas maneras de hacer trabajar la presión en un fluido. Se emplea en los frenos de los automóviles,
en los trituradores de pavimento, en los buldózer que trabajan en las carreteras. Muchos de los mecanismos
que utilizamos a diario utilizan la presión en líquidos y gases. Una máquina que emplea la presión líquida es
conocida como hidráulica. Una máquina que emplea la presión del aire le llama neumática.
Los frenos de un carro son hidráulicos porque en ellos se aplica el
hecho de que la presión ejercida en cualquier parte de un líquido
contenido en un recipiente sellado, o en sistemas de conductos y
cilindros, se transmite a todo lo largo del líquido y es casi igual en
cualquier lugar. El pedal del freno es el extremo de una palanca que
empuja el pistón en un cilindro. Así que cuando e conductor presiona
su pie sobre el pedal, la fuerza del pistón crea una presión que se
transmite a todo lo largo del líquido de frenos. En los frenos, la fuerza
presiona otro pistón que empuja las pastas sobre el disco. La fricción
entre las pastas y el disco disminuye la velocidad del automóvil.
A la experiencia de llenar un vaso con agua y voltearlo boca abajo, notarás que el agua permanece en el vaso,
debido a que la sostiene la presión atmosférica, ¿de cuánto es la altura máxima de la columna de agua que
sostiene la presión atmosférica?
Solución:
El agua que contiene el vaso boca abajo la empuja hacia abajo la fuerza gravitacional, pero la sostiene la fuerza
que ejerce la presión atmosférica en el área de la boca del baso. Es decir, la presión atmosférica es igual a la
presión ejercida por la columna de agua, así:
Patm = 1.013 × 10 6 d cm 2
1.013 × 10 6
;
P = δ agua g h
d
g
cm
= 1
× 980 2 × h
2
3
cm
cm
s
→
→
1.013 × 10 6 d cm 2 = δ agua g h
h=
1.013 × 10 6 d cm 2
= 1033 cm
1 g cm 3 × 980 cm s 2
Es decir, la presión atmosférica (a nivel del mar) es capaz de sostener una
columna de 10.33 metros de agua.
EJERCICIOS
1. ¿Qué pasará con la altura de la columna de mercurio cuando se lleva a una altura superior a la del nivel
del mar?.
2. Explica por qué el agua en Cartagena hierve a 100 0 C , mientras que en Medellín lo hace a 98 0 C y en
Bogotá a 96 0 C .
3. En Medellín la presión atmosférica equivale a una columna de 640 mm Hg. Encontrar la presión
atmosférica en sistema MKS y CGS.
4. Teniendo en cuenta el valor de la presión atmosférica, calcula el valor aproximado del peso de la
atmósfera. (Tenga en cuenta que el radio de La Tierra es 6.38 × 10 6 m , el volumen de una esfera es
4 3 πr 3 , y el área que rodea la esfera es 4πr 2 ).
5. Calcula la altura aproximada de la atmósfera. Considera la densidad de la atmósfera constante a un
promedio de 0.0012 g cm 3 .
6. Calcula el volumen de aire que hay en la atmósfera.
TEMA 4.
PRINCIPIO DE PASCAL
Fue enunciado por el científico francés Blaise Pascal (1.623 –
1662), se conoce como “El principio de Pascal: cuando
se ejerce una fuerza sobre un émbolo, la presión
ejercida sobre el líquido se transmite con igual
magnitud a todos los puntos del fluido”, de esta forma
en cualquier punto la presión será igual a la suma de la presión
hidrostática, debido al propio peso del fluido más la adicional
ejercida por el émbolo.
Presión ejercida por tres fluidos
sobre el fondo del recipiente
Prensa hidráulica
Una de las principales aplicaciones del Principio de
es la prensa hidráulica, que consiste en un juego de dos
pistones y fluido viscoso. En la prensa, la presión del
se distribuye uniformemente por todas las paredes. Por
diferencia de áreas entre el pistón 1 y el pistón 2,
podemos hacer que la fuerza ejercida por el peso del
hombre sea igual a la fuerza ejercida por el peso del
Pascal
fluido
la
bus.
La presión en el área del émbolo 1, es igual a la presión en el área del émbolo 2. P1 = P2
F1 F2
=
A1 A2
F1 A1
F2 =
A2
Es decir,
Despejando F2 del pistón 2.
Al ejercer una fuerza sobre el pistón de área menor, se obtiene
una fuerza en el pistón de área mayor.
Ejemplo:
En una prensa hidráulica sus cilindros tienen radios de 1 cm y 8 cm respectivamente. Si sobre el émbolo
menor se ejerce una fuerza de 10 N, ¿qué fuerza ejerce la prensa hidráulica sobre el émbolo mayor?.
Solución:
2
A1 = π r1
A2 = π r2
2
Las áreas de los cilindros mayor y menor son respectivamente,
A1 = π (1 cm ) = 3.14 cm 2
2
A1 = π (8 cm ) = 201.06 cm 2
2
De acuerdo al Principio de Pascal:
Despejando
F2 =
F1 A1
A2
F2 =
F1 F2
=
A1 A2
10 N × 201.06 cm 2
3.14 cm 2
= 640 N
Quiere decir, que basta hacer una fuerza de 10 Newton, para que la prensa ejerza una fuerza de 640 Newton, es
decir la fuerza se multiplicó 64 veces.
Ejercicios:
1.
2.
3.
En la montada de una llanta de un vehículo, explica cómo hace el gato hidráulico para levantar el
vehículo solo con la fuerza del brazo del hombre.
Un paciente tiene presión en su arteria de 60 – 90 mm Hg, se aplicará una vacuna con una jeringa de
diámetro 1 cm, para vencer la presión del torrente sanguíneo ¿cuánta es la fuerza que se debe de aplicar al
émbolo de la jeringa?.
El pistón de un gato hidráulico tiene 10 centímetros de diámetro, ¿qué presión se requiere para levantar
un auto de 2200 Kg de masa?.
TEMA 5.
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
Todos hemos experimentado el principio de Arquímedes, cuando nos sumergimos en el agua o pretendemos
levantar un objeto dentro del agua. El esfuerzo que debemos hacer es menor porque existe una fuerza llamada
empuje que actúa sobre el objeto sumergido.
“Al sumergir total o parcialmente un cuerpo en un fluido, éste
experimentará una fuerza adicional vertical dirigida de abajo
hacia arriba llamada empuje, de magnitud igual al peso del fluido
desplazado”.
Por tanto la fuerza de Empuje del fluido es el peso del fluido desplazado,
E = mg
δ f = Densidad del fluido desplazado
E = δ f Vf
V f = Volumen del fluido desalojado
Para resolver problemas sobre cuerpos sumergidos en un fluido debemos agregar a las fuerzas mecánicas la
fuerza del empuje igual al peso del líquido o fluido desplazado por el cuerpo.
EJERCICIOS
1. ¿Cuándo es mayor la fuerza de empuje sobre una persona que está nadando, cuando inhala o cuando
exhala?.
2. Una piedra que está sumergida completamente bajo el agua, ¿la fuerza de empuje es diferente si
sumergimos a mayor profundidad?, explica el por qué.
3. Un cuerpo de 20 cm3 de volumen se sumerge en alcohol (densidad 0.82 g/cm3), ¿qué empuje
experimentará?.
4. Una balsa en forma de planchón se construye con dimensiones de 3 m x 3 m x 10 cm, ¿cuántas
personas de masa 70 Kg pueden permanecer sobre la balsa sin hundirse?.
5. Una esfera hueca de radio interior 8 cm y radio exterior 10 cm, flota en un líquido de densidad 0.8
g/cm3 , quedando la mitad de la esfera sumergida. Calcula la densidad del material que forma la esfera.
TEMA 5.
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
Todos hemos experimentado el principio de Arquímedes, cuando nos sumergimos en el agua o pretendemos
levantar un objeto dentro del agua. El esfuerzo que debemos hacer es menor porque existe una fuerza llamada
empuje que actúa sobre el objeto sumergido.
“Al sumergir total o parcialmente un cuerpo en un fluido, éste
experimentará una fuerza adicional vertical dirigida de abajo hacia
arriba llamada empuje, de magnitud igual al peso del fluido
desplazado”.
Por tanto la fuerza de Empuje del fluido es el peso del fluido desplazado,
E = mg
δ f = Densidad del fluido desplazado
E = δ f Vf
V f = Volumen del fluido desalojado
Para resolver problemas sobre cuerpos sumergidos en un fluido debemos agregar a las fuerzas mecánicas la
fuerza del empuje igual al peso del líquido o fluido desplazado por el cuerpo.
EJERCICIOS
1. ¿Cuándo es mayor la fuerza de empuje sobre una persona que está nadando, cuando inhala o cuando
exhala?.
2. Una piedra que está sumergida completamente bajo el agua, ¿la fuerza de empuje es diferente si
sumergimos a mayor profundidad?, explica el por qué.
3. Un cuerpo de 20 cm3 de volumen se sumerge en alcohol (densidad 0.82 g/cm3), ¿qué empuje
experimentará?.
4. Una balsa en forma de planchón se construye con dimensiones de 3 m x 3 m x 10 cm, ¿cuántas
personas de masa 70 Kg pueden permanecer sobre la balsa sin hundirse?.
5. Una esfera hueca de radio interior 8 cm y radio exterior 10 cm, flota en un líquido de densidad 0.8
g/cm3 , quedando la mitad de la esfera sumergida. Calcula la densidad del material que forma la esfera.
Ejercicio:
Una esfera de hierro de 3 cm de radio se deja caer en un estanque lleno de agua de 120 centímetros de
profundidad.
(Recordemos que la densidad del hierro es de 7.8 g/cm3 y el volumen de una esfera es
4 3π r 3 ).
Calcular:
W = mg
a. Peso de la esfera:
∴
(
m = δV = δ 4 / 3 π r 3
)
m = 7.8 g / cm 3 × 4 / 3π (3cm ) = 882.16 g
3
→
W = mg = 882.16 g × 980 cm / s 2
E =δf V g
b. Fuerza de empuje:
→
3
Fr = W − E
c. Fuerza resultante:
E = δ f × 4 / 3π r 3 × g
→
E = 1 g / cm 3 × 4 / 3 π (3 cm ) × 980cm / s 2
a=
E = 110 835.3 dinas
→
Fr = 864 518 d − 110 835.3 d
→
Fr = 753 680 d
Fuerza = masa × aceleración
d. Aceleración de la esfera:
W = 864 518 dinas
753 680 d
→
882.16 g
→
a = F /m
a = 854.35 cm / s 2
e. Tiempo en llegar al fondo del estanque:
Al haber aceleración corresponde a un movimiento uniformemente acelerado (m.u.a.),
Si tomamos el eje de
luego el desplazamiento se calculará y 2 = y1 + V1t + 1 / 2at 2 ,
coordenadas en el punto superior del desplazamiento, tenemos:
→
y1 = 0 cm
Reemplazando en la ecuación cinemática
t=
V1 = 0 cm / s
y 2 = 120 cm
y 2 = 01 + 0 + 1 / 2at 2 →
2 × 120 cm
854.35 cm / s 2
→
t=
2 y2
a
t = 0.53 s
PRESIÓN ATMOSFÉRICA
La atmósfera terrestre o capa de aire que rodea a la Tierra está constituida por una mezcla de gases, agua y
polvo. Entre los gases predominan el nitrógeno (que supone el 78% del total) y el oxígeno (que supone el
21%). En menor proporción contiene dióxido de carbono (el 0,03%), que es el gas que consumen las plantas
para realizar la fotosíntesis y poder así fabricar sus alimentos. Ya en menor proporción, la atmósfera contiene
monóxido de carbono y los llamados gases nobles (argón, helio, neón, criptón y xenón).
El contenido en ozono es mucho menor, pero la presencia de este gas es fundamental, ya que impide que pasen
los rayos ultravioleta procedentes del Sol, que destruirían a los seres vivos, imposibilitando la vida sobre la
Tierra.
Al igual que tú pesas, los gases de la atmósfera pesan, y de hecho el peso de la columna de aire que tenemos
sobre nuestras cabezas ejerce sobre nosotros una presión, que llamamos presión atmosférica.
El contenido en vapor de agua del aire varía completamente según los valores de la temperatura y de la
humedad relativa del aire.
La atmósfera terrestre tiene un espesor de unos 1.000 kilómetros. Se divide en varias capas, según la
composición del aire que las forma.
1. La capa inferior, llamada troposfera, es la que está en contacto con la superficie de la Tierra. Llega
hasta los 8 km de altura en los polos y los 16 km en el ecuador, y en ella la temperatura desciende con
la altura, ya que el aire caliente asciende, y al hacerlo se expande y se enfría. En esta capa abundan el
oxígeno, el nitrógeno y el dióxido de carbono, se forman la mayoría de las nubes y tienen lugar los
fenómenos que constituyen el clima de cada zona del planeta.
2. La capa siguiente es la estratosfera, que llega hasta los 50 km de altura y es rica en ozono. Como el
ozono absorbe los rayos ultravioleta, esta capa está más caliente que la troposfera.
3. La mesosfera va desde los 50 hasta los 80 km de altura, y en ella la temperatura desciende ¡hasta los 100 ºC!.
4. La ionosfera se extiende desde los 80 hasta los 640 km de altura. En esta capa ya escasean los gases, y
están cargados eléctricamente (están “ionizados”). También se le llama termosfera, a causa de las altas
temperaturas que en ella se alcanzan (en torno a los 400 km se alcanzan unos 1.200 °C) debido a que
esta capa es calentada por los rayos X procedentes del Sol.
5. La región que hay más allá de la ionosfera recibe el nombre de exosfera y se extiende hasta los 960 km,
lo que constituye el límite exterior de la atmósfera.
Cálculo de la presión atmosférica en una región
Presión atmosférica (mm Hg)
Si consideramos la presión atmosférica en una región solo al cambiar la altitud P = δgh se relacionarían
directamente mediante una línea recta. De acuerdo a los datos para la ciudad de Cartagena y el monte Everest,
encontrar la presión atmosférica para las siguientes ciudades.
CIUDAD HSNM P. atm.
800
metros mm Hg
750
Everest
8640
0
700
Cartagena
0
760
650
Villavicencio
467
600
550
Sincelejo
213
500
Valledupar
169
450
Riohacha
1
400
Montería
49
350
Manizales
2160
300
250
Pereira
1411
200
Tunja
2800
150
Bello
1450
100
Barbosa
1300
50
Bogotá
2640
0
0
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000
Medellín
1538
Barranquilla
60
Altitud (m)
Leticia
96
Ecuación:
Bucaramanga
995
1. De acuerdo a la siguiente tabla, establezca una regla general que compare la relación entre la densidad de un
fluido y la temperatura de evaporación.
FLUIDO
Agua
Benceno
Vinagre
Alcohol
Densidad
1 g/cm3
0.88 g/cm3
1.05 g/cm3
0.79 g/cm3
Temp. de
evaporación
100 0C
80.1 0C
118.1 0C
78.4 0C
Tecnología
Existen muchas maneras de hacer trabajar la presión en un fluido. Se emplea en los frenos de los automóviles,
en los trituradores de pavimento, en los buldózer que trabajan en las carreteras. Muchos de los mecanismos
que utilizamos a diario utilizan la presión en líquidos y gases. Una máquina que emplea la presión líquida es
conocida como hidráulica. Una máquina que emplea la presión del aire le llama neumática.
Los frenos de disco en una moto o un carro son hidráulicos porque en
ellos se aplica el hecho de que la presión ejercida en cualquier parte de
un líquido contenido en un recipiente sellado, o en sistemas de
conductos y cilindros, se transmite a todo lo largo del líquido y es casi
igual en cualquier lugar. El pedal del freno es el extremo de una
palanca que empuja el pistón en un cilindro. Así que cuando e
conductor presiona su pie sobre el pedal, la fuerza del pistón crea una
presión que se transmite a todo lo largo del líquido de frenos. En los
frenos, la fuerza presiona otro pistón que empuja las pastas sobre el
disco. La fricción entre las pastas y el disco disminuye la velocidad del automóvil.
Consulta las ecuaciones para encontrar:
Volumen de: esfera, cilindro, prisma rectangular.
Área superficial de: una esfera, un cilindro, prisma rectangular.
LABORATORIO #1, GRADO ONCE
INDICADORES DE LOGRO
1) Relaciona la densidad como una propiedad inherente a la materia.
2) Predice la densidad de un objeto.
TEORÍA
Los líquidos y los gases tienen un lugar privilegiado en nuestra vida, como son el estado del tiempo, las fuentes
de energía, las embarcaciones en ríos y mares, la sangre y el aire que circula por nuestro cuerpo, etc.
Se denomina densidad a la masa que tiene 1cm3 de sustancia homogénea. La densidad (D) de una sustancia se
define como el cociente entre su masa (m) y el volumen (V).
En una sustancia heterogénea la densidad está en un valor medio de las sustancias que se mezclan, estando
directamente relacionado por el porcentaje de volumen de cada uno de sus elementos. Una sustancia más
densa que el agua se sumerge en esta, al contrario, una sustancia menos densa que el agua emerge de esta.
Consulta la densidad de las siguientes substancias y de la de los objetos que llevarás a la práctica.
Agua:
Aire:
Madera:
Cristal:
Plástico:
Plastilina
Arcilla:
Hierro:
Aluminio:
Ecuación del volumen de prisma regular de acuerdo a su largo (L), ancho (a), alto (h), diámetro (d).
Esfera
Cilindro
Paralelepípedo
Predicción de la densidad de la mezcla de substancias
Volumen geométrico
Esfera
Cilindro
Paralelepípedo
Densidad teórica
Porcentaje aproximado en
volumen
Material 1:
Material 1:
Material 2:
Material 2:
Material 1:
Material 1:
Material 2:
Material 2:
Material 1:
Material 1:
Material 2:
Material 2:
Densidad de la mezcla
Cálculo de la densidad
Volumen
geométrico
Masa
Esfera
Diámetro:
Cilindro
Diámetro:
Largo:
Largo:
Ancho:
Paralelepípedo
Volumen
(cm3)
Longitudes características
Alto:
Densidad
(g/cm3)
Laboratorio #2. Densidad
Volumen
geométrico
geométrico
Esfera
Masa
Longitudes
Densidad
Diámetro:
Cilindro
Prisma
rectangular
Diámetro:
Longitud:
Largo:
Ancho:
Alto:
Laboratorio #2. Densidad
Volumen
geométrico
geométrico
Esfera
Masa
Longitudes
Densidad
Diámetro:
Cilindro
Prisma
rectangular
Diámetro:
Longitud:
Largo:
Ancho:
Alto:
Laboratorio #2. Densidad
Volumen
geométrico
geométrico
Esfera
Masa
Longitudes
Densidad
Diámetro:
Cilindro
Prisma
rectangular
Diámetro:
Longitud:
Largo:
Ancho:
Alto:
Laboratorio #2. Densidad
Volumen
geométrico
geométrico
Esfera
Masa
Longitudes
Densidad
Densidad
Diámetro:
Cilindro
Prisma
rectangular
Diámetro:
Longitud:
Largo:
Ancho:
Alto:
Laboratorio #2. Densidad
Volumen
geométrico
geométrico
Esfera
Cilindro
Masa
Longitudes
Diámetro:
Diámetro:
Longitud:
Densidad
Prisma
rectangular
Largo:
Ancho:
Alto:
La gráfica muestra la columna tres fluidos (aire, agua y mercurio) a presión atmosférica a nivel del mar.
Además ciudades en diferentes altitudes con sus respectivas columnas de aire con límite al nivel de oxígeno
en la atmósfera.
1.
De acuerdo a la altitud de una región, calcular la altura de la columna de aire para la ciudad de
AYUDA: Recuerda que 760 mm Hg = 101300 N/m2. Densidad del aire promedio: 1.196 Kg/m3. Compárala para
cada ciudad con la altitud y la altura del nivel de oxígeno en la atmósfera que se muestra en la gráfica anterior.
EVALUACIÓN FINAL SEGUNDO PERIODO FÍSICA 2
HIDRÁULICA
1. En una evaluación anterior del cálculo de la presión atmosférica con relación a la altitud ( P = δgh →
P = δg (8640 − A) ), supusimos que la gravedad terrestre y la densidad del aire era constante hasta los
8640 m de altitud. El presidente de la FIFA prohibió los partidos de fútbol para esta confederación en
ciudades a más de 2500 metros de altitud. Explique la relación entre la diferencia en los párrafos
anteriores.
2.
El freno hidráulico de un vehículo (obsérvelo en el freno delantero de
la moto CBZ) está compuesto por un recipiente y una manguera con
aceite, que a una altura superior al freno le suministra presión a las
pastas de agarre, siendo esta fricción la que disminuye la velocidad del
móvil.
Calcular la presión sobre las pastas del freno de un aceite de densidad
0.9 g/cm3 a una altura de 80 centímetros.
3. Un gato hidráulico es capaz de multiplicar en 100 veces la fuerza ejercida por el brazo del hombre.
Calcule la relación entre las áreas de los émbolos.
4. Una esfera de radio 10 cm flota en el agua hasta la mitad de su volumen. Calcular la densidad del
material que está construido.
EVALUACIÓN FINAL SEGUNDO PERIODO FÍSICA 2
HIDRÁULICA
1. Una persona que nada en una piscina le asegura a otra que pesa menos en el agua, su amigo le discute
que es imposible que su peso corporal cambie, pues la materia que conforma su masa es la misma.
Usted como conocedor de las fuerzas que se combinan allí, explique qué es lo que pasa realmente.
2.
El freno hidráulico de un vehículo (obsérvelo en el freno delantero de
la moto CBZ) está compuesto por un recipiente y una manguera con
aceite, que a una altura superior al freno le suministra presión a las
pastas de agarre, siendo esta fricción la que disminuye la velocidad del
móvil.
Calcular la presión sobre las pastas del freno de un aceite de densidad
0.8 g/cm3 a una altura de 90 centímetros.
3. Un gato hidráulico es capaz de multiplicar en 64 veces la fuerza ejercida por el brazo del hombre.
Calcule la relación entre las áreas de los émbolos.
4. Una esfera de radio 5 cm flota en el agua hasta la mitad de su volumen. Calcular la densidad del
material que está construido.
PÉNDULO SIMPLE
Un péndulo está formado por una masa suspendida desde un
punto fijo, la cual es libre de oscilar.
La propiedad más importante de un péndulo es que para
ángulos pequeños (0.39 rad), éste ejecuta un movimiento
armónico simple (M.A.S) y el periodo (tiempo) de cada
oscilación es constante y depende solamente de la longitud del
péndulo. Aunque esta propiedad fue establecida en primer
lugar por Galileo, sólo hasta 1656 Christian Huggens utilizó este
principio en la construcción del primer reloj de péndulo.
1. A partir de la lectura se puede decir que:
A.
Galileo fue el primero en tener un reloj de péndulo.
B.
Los relojes de péndulo tienen una buena exactitud.
C.
El período de un péndulo es el mismo para todos.
D.
En condiciones especiales un péndulo ejecuta un M.A.S.
2. De acuerdo con la expresión para hallar el periodo T = 2π
A.
B.
C.
D.
l
, el periodo no depende de:
g
La longitud de la cuerda
La masa.
La aceleración gravitacional.
El valor de π .
x
Desplazamiento vs tiempo
6
t
-2
0
1
2
3
4
5
6
7
3. La gráfica ilustra la rapidez del bloque contra el tiempo, se concluye
correctamente que la rapidez del bloque es:
A. Cero en el instante 3 y máxima en los instantes 1 y 5.
B. Cero en los instantes 1 y 5 y máxima en los instantes 2 y 4.
C. Máxima en los instantes 1, 3 y 5.
D. Igual en los instantes 1 y 2.
-10
4. Según la gráfica #1, el vector W corresponde a:
A.
La velocidad angular.
B.
El producto de la masa de péndulo por la aceleración gravitacional.
C.
La fuerza de empuje paralela.
D.
La longitud de la cuerda.
5. Si suponemos que el período de un péndulo se puede calcular mediante la relación T = 2π
l
, donde l es la
g
longitud de la cuerda y g la aceleración de la gravedad, entonces al duplicar la longitud del péndulo, el período:
A. Disminuye, porque la raíz cuadrada de un número es menor que el número.
B. Aumenta, porque la raíz cuadrada de un número menor que uno es mayor que el número.
C. Disminuye, porque la raíz cuadra de 2 es un número irracional.
D. Aumenta, porque la raíz cuadrada es una función creciente.
6. La frecuencia f está definida mediante la relación f =
1
1


y se mide en hertz 1 hertz  =
. ¿Es apropiado
T

 seg
esta definición?:
A. Sí, porque a cada valor del período le corresponde un valor de la frecuencia.
B. No, porque no está definida para T = 0 segundos.
C. No, porque la división no es conmutativa.
D. Sí, porque está definida por T ≠ 0 y las unidades satisfacen la relación.
7. Si el reloj del péndulo está sincronizado de manera que en cada oscilación registra dos segundos, al duplicar la
longitud del péndulo, el reloj:
A.
B.
C.
D.
Se atrasa, porque el período es mayor.
Se adelanta, porque el período es mayor.
Marca la hora exacta aunque cambie el período.
Se detiene, porque el período debe ser siempre 2 segundos.
8. Supongamos que la distancia, en metros, a la que se encuentra el péndulo desde el punto de equilibrio en un




tiempo t está dada por x(t ) = 0.1 cos π t  . Entonces:
A.
B.
C.
D.
En
En
En
En
t
t
t
t
= 0 el péndulo se encuentra en la posición de equilibrio.
= 1 segundo el péndulo se encuentra más alejado de la posición de equilibrio.
= 3 segundos el péndulo ha oscilado dos veces.
= 5 segundos el péndulo está en la misma posición en la que estaba cuando t = 2 segundos.
9. Si la longitud del péndulo es 0.5 m., el ángulo de oscilación es:
A.
0.2 rad, porque el ángulo es igual a 2 veces la amplitud.
B.
0.4 rad, porque el ángulo es el cociente entre el arco y el radio.
C.
0.1 rad, porque el ángulo es el producto entre el arco y el radio.
D.
0.5 rad, porque el ángulo equivale a la longitud del radio.
10. La velocidad angular se define como el ángulo recorrido por unidad de tiempo. Para el péndulo del problema
anterior, tenemos que:
A.
No es posible calcular la velocidad angular, puesto que no se conoce la unidad de tiempo.
B.
Se puede calcular la velocidad angular, pero solo en el punto de equilibrio.
C.
La velocidad angular depende del ángulo y puesto que este varía, aquella no puede ser constante.
D.
La velocidad angular es constante, pues este describe un movimiento armónico simple.
MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE. PÉNDULO
OBJETIVOS
1. Encontrar el valor de la aceleración de la gravedad a la altitud que está ubicado nuestra institución.
2. En un péndulo simple, encontrar la relación entre el periodo, longitud, masa y gravedad.
TEORÍA
Un péndulo es una masa suspendida verticalmente a través de un hilo. Si separamos un pequeño ángulo la masa de su
posición de equilibrio y la largamos, la masa vuelve a su posición inicial, pero la masa no se detiene en ese punto sino
que continúa hasta detenerse en el punto opuesto. Luego regresa y continúa el movimiento en forma periódica.
Oscilación: Es el movimiento efectuado por la partícula hasta volver a su posición inicial recorriendo todos los
puntos de su trayectoria.
Periodo (T): Es el tiempo que tarda la partícula en hacer una oscilación. Se mide en segundos. En un péndulo
simple el periodo se mide experimentalmente por la relación
T = 2π L .
g
Frecuencia ( f ): Es el número de oscilaciones que realiza la partícula en la unidad de tiempo. Se expresa en
oscilaciones por segundo. Se define como f = 1 .
T
Elongación (x): Es el desplazamiento de una partícula en un instante dado, referente al punto de equilibrio.
Amplitud (A): Es la máxima elongación que puede tener la partícula. La distancia entre dos puntos de retorno
es 2 A.
θ 2π
Velocidad angular (w): Es el ángulo recorrido en la de tiempo w = =
t
T
MONTAJE
Hacer el montaje de un péndulo como el mostrado en la figura, se debe tener un ángulo de apertura pequeño.
W = Fuerza del peso.
T = Fuerza de Tensión de la cuerda.
T = Período de oscilación.
T = 2π L
g
L = Longitud de la cuerda.
g = Aceleración de la gravedad.
f = Frecuencia de oscilación.
RESULTADOS
1. Ponga un péndulo de longitud L1 a oscilar con un ángulo de apertura pequeño, mida el tiempo que demora en
hacer un determinado número de oscilaciones (ejemplo 10), con este calcule el período de una oscilación. Con
los datos de Longitud y Período calcule el valor de la gravedad. Haga este mismo proceso cinco veces
cambiando la longitud de la cuerda, llenando la siguiente tabla.
2. Encontrar el valor promedio de la gravedad, compárela con el valor teórico que hemos trabajado.
Longitud
(cm)
Número de
oscilaciones
Tiempo
(s)
Periodo de
oscilación
(s)
Gravedad (cm/s2)
( g = 4π 2
L
)
T2
Valor promedio de g:
3. Al final de la práctica experimenta si al cambiar la masa, no cambia el periodo de oscilación.
PREGUNTAS
Varía el período con la longitud del péndulo. ¿En qué forma lo hace?.
¿Qué le pasaría a un reloj de péndulo si lo cambiamos de Cartagena a Bogotá?.
Si se cuatro veces la longitud del péndulo, ¿cómo cambiaría el período?.
La gravedad de la luna es 12 veces menor que la gravedad en la tierra., ¿qué le ocurriría a un reloj de péndulo si
lo trasladamos allí?.
5. Calcula la longitud de un péndulo a un período de oscilación de 1.2 segundos.
6. Explica por qué la aceleración de la masa está en la mayor amplitud del péndulo (explícalo por la segunda ley de
Newton; Fuerza= masa x aceleración).
1.
2.
3.
4.
LEY DE HOOKE, MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE EN UN RESORTE ELÁSTICO
OBJETIVOS
1. Encontrar la constante de elasticidad de un resorte por medio de estudio estático, utilizando la ley de Hooke.
2. Encontrar la constante de elasticidad de un resorte por medio de estudio dinámico, con la oscilación de un resorte.
3. Encontrar la relación entre el periodo, la masa, gravedad y constante de elasticidad de un resorte.
MARCO TEÓRICO
Se conoce como muelle o resorte a un operador elástico que es capaz de almacenar energía y desprenderse de ella sin
sufrir deformación permanente cuando cesa el esfuerzo al que se le somete. Se construyen de tres tipos: tracción,
comprensión y torsión.
Según el diseño del resorte influye en su construcción: el número de espiras, el diámetro del alambre, el material con el
que está construido, etc. determinando la constante de elasticidad del resorte K.
MÉTODOS PARA ENCONTRAR LA CONSTANTE DE DEFORMACIÓN DE UN RESORTE
Método dinámico
Método estático
MÉTODO ESTÁTICO.
El físico danés Robert Hooke determinó en 1600 el método para encontrar la constante de elasticidad de un resorte. De
un resorte suspendido se cuelgan varias masas diferentes, anotando los alargamientos producidos por cada una y
graficándolos encontró un patrón de proporcionalidad que llamó constante de elasticidad K.
→
Siendo la ecuación
→
F = − K x llamada Ley de Hooke.
MÉTODO DINÁMICO.
En este método encontramos la constante de deformación de un resorte K por medio del movimiento armónico simple.
Se suspende una masa haciéndose oscilar en el resorte, midiéndose el tiempo invertido en un número de oscilaciones y
repitiendo la operación con diferentes masas.
Una masa que oscila libremente suspendida en un resorte experimenta oscilaciones en M.A.S. cuyo período de oscilación
T = 2π m
k , está relacionado directamente por la masa suspendida a él y la constante de elasticidad.
Para tener en cuenta la masa del resorte se le sumará a la masa suspendida una tercera parte de la masa del resorte.
PROCEDIMIENTO
1. MÉTODO ESTÁTICO
•
•
•
Colgar masas suspendidas m1, m2, m3, m4. Medir la deformación que cada masa deforma el resorte.
Construir una gráfica Fuerza vs deformación. Unir los puntos experimentales mediante una línea recta.
Calculando la pendiente de la recta medirá la constante de elasticidad del resorte.
Masa suspendida
(gramos)
Fuerza
(Peso= masa * gravedad)
(Dinas)
Deformación
(centímetros)
Deformación 1
Deformación 2
Deformación 3
Deformación 4
Deformación 5
Hacer las siguientes actividades:
A. Dibujar las coordenadas de Fuerza vs Deformación en el plano cartesiano.
B. ¿Describe estos cinco puntos una línea recta?. Dibujar en línea recta el promedio de las cinco coordenadas.
C. Encontrar la ecuación de la línea recta.
→
→
D. De acuerdo a la Ley de Hooke ( F = − K x ). ¿Cuánto vale la constante de elasticidad del resorte?.
Fuerza (peso en dinas)(dina
1
0
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
0
-1
Deformación (cm)
Constante de elasticidad k =
Fuerza ( F )
Deformación ( x)
=
2. MÉTODO DINÁMICO
En la oscilación de un resorte que describe M.A.S., el periodo de oscilación se determina con la relación T =
2π m
k
.
Si medimos la masa y el periodo de oscilación podremos conocer la constante de elasticidad K.
Masa del resorte:
m 1=
Masa
suspendida
(gramos)
m 2=
Número de
oscilaciones
Tiempo
(segundos)
m 3=
Periodo de
oscilación
(segundos)
m 4=
Gravedad (cm/s2)
(k = 4π 2
m
)
T2
Experiencia 1
Experiencia 2
Experiencia 3
Experiencia 4
Valor promedio
de K:
PREGUNTAS
1. ¿Qué nacionalidad y en qué año Robert Hooke realizó la experimentación la medición de la constante elástica de un
resorte por medio de su alargamiento?
2. De acuerdo a la definición dada para un resorte, qué pasa cuando se le somete a cargas que sobrepasen su límite
elástico?.
3. ¿En nuestro cuerpo quién cumple la función de resorte?, ¿por qué?
4. ¿Qué función crees que cumple el hierro en una loza de concreto?
5. Busca en el diccionario las siguientes definiciones: Elasticidad, Rigidez, Maleabilidad.
6. En la experimentación de oscilación de un resorte en M.A.S., cuántas veces cambiará el periodo en dos
experimentaciones si hacemos la masa cuatro veces superior, en un resorte dos veces mayor su constante de
elasticidad.
_________________________________________________
CAPÍTULO 3
MOVIMIENTO ONDULATORIO Y SONIDO
Existen sensaciones que percibimos del medio ambiente como el sonido, la luz, las ondas formadas en la
superficie del agua, que nos llegan a través de movimientos ondulatorios, que tienen la característica de
“transportar energía” de un punto del medio a otro sin que haya desplazamiento de masa.
Onda transversal
Onda longitudinal
UNA ONDA ES UNA PERTURBACIÓN QUE VIAJA A TRAVÉS DEL ESPACIO O EN MEDIO ELÁSTICO,
TRANSPORTANDO ENERGÍA SIN QUE HAYA DESPLAZAMIENTO DE MASA.
CLASIFICIÓN DE LAS ONDAS
ONDA PERIÓDICA
Son aquellas en las cuales las partículas del medio tienen un movimiento periódico, debido a que la fuente
perturbadora vibra continuamente. Si la fuente vibra con M.A.S. la onda periódica es llamada armónica.
DIRECCIÓN DE PROPAGACIÓN
ONDAS TRANSVERSALES
Son aquellas que se caracterizan porque las partículas del medio vibran perpendicularmente a la dirección de
propagación de la onda. Por ejemplo, cuando en una cuerda sometida a tensión se pone a oscilar uno de los
extremos (ver figura anterior).
ONDAS LONGITUDINALES
Se caracterizan porque las partículas del medio vibran en la misma dirección de propagación de la onda; así
sucede con las ondas de sonido (ver figura anterior).
ELEMENTOS DE UNA ONDA
Nodos (N): Puntos que oscilan con mínima amplitud.
Antinodo (A): Puntos que oscilan con máxima amplitud.
Cresta: Parte superior de la onda.
Valle: Parte inferior de la onda.
Longitud de onda ( λ ): Distancia recorrida por la onda en el tiempo de un periodo (T). Es la relacionada a la
distancia entre nodos o distancia a antinodos consecutivos.
Velocidad (V): Es la relación entre la longitud de onda λ y el periodo de oscilación T.
V =
λ
T
VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN DE UNA ONDA
λ = Longitud de onda
N= Nodo
A= Antinodo
Longitud de onda λ
Velocidad =
=
Periodo
T
FENÓMENOS ONDULATORIO UNIDIMENSIONALES
1. REFLEXIÓN:
Es el fenómeno ondulatorio que se presenta cuando la onda choca contra
un obstáculo, se manifiesta con un cambio en la dirección de propagación
de la onda.
2. REFRACCIÓN
Es el fenómeno ondulatorio que se presenta cuando la onda cambia de medio de propagación, se manifiesta con
un cambio en la velocidad de la onda.
Se observa que la longitud de onda ( λ ) disminuyó, mientras y la frecuencia del movimiento permaneció
constante.
3. DIFRACCIÓN:
Es el fenómeno ondulatorio que se presenta cuando la onda
pasa a través de un orificio de tamaño menor que la longitud de
onda o pasa cerca de un obstáculo, se manifiesta porque la onda
se curva al pasar por la abertura y bordea el obstáculo.
PRINCIPIO DE HUYGENS. Cada punto de un frente de onda
puede considerarse como una fuente puntual generadora de
ondas en la dirección de propagación de estas.
4. INTERFERENCIA
Cuando en una región del espacio inciden dos o más ondas,
los desplazamientos que ellas producen sobre cada partícula
del medio se suman algebraicamente.
5. POLARIZACIÓN
Cuando los planos de vibración de una onda se restringen a
uno solo, se dice que la onda se ha polarizado.
LEYES Y PRINCIPIOS DEL MOVIMIENTO ONDULATORIO
LEY DE LA REFLEXIÓN
El ángulo de incidencia mide lo mismo que el ángulo de reflexión φi = φ r .
LEY DE REFACCIÓN
La razón entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción es igual a la razón entre la
senφi v1
velocidad de la onda en el primer medio y la velocidad de la onda en el segundo medio
= . Se pude
senφ r v 2
demostrar mediante la relación v =
λ
T
(o también, v = fλ ) y conociendo que el periodo permanece constante al
cambiar de medio, la siguiente relación
senφi λ1
=
.
senφ r λ 2
EFECTO DOPPLER
1. Una ambulancia se acerca a un acantilado y se aleja de una observadora con velocidad de 20 m/s. El conducto
hace funcionar la sirena que emite un sonido de 350 s-1.
a. ¿Cuál es la frecuencia percibida del sonido que proviene directamente de la ambulancia?
b. ¿Cuál es la frecuencia percibida del sonido reflejado en el acantilado?.
2. Cuando te sitúas en una avenida y escuchas los carros pasar, ¿en qué momento se siente más agudo el sonido
del motor: cuando se acerca o cuando se aleja?.
3. Indica en qué casos es mayor que .
a. La fuente permanece en reposo y el observador se aleja.
b. La fuente permanece en reposo y el observador se acerca.
c. La observadora y la fuente se alejan mutuamente.
d. La observadora y la fuente se acercan mutuamente.
4. ¿Con qué velocidad debe moverse hacia una fuente en reposo un observador para percibir una frecuencia
equivalente al triple de la emitida por la fuente?.
5. Un autobús viaja con una velocidad de 16.6 m/s, y su corneta emite un sonido cuya frecuencia es de 270 s-1. Si
una persona camina en el mismo sentido a una velocidad de 3 m/s, ¿qué frecuencia percibe la persona?.
6. Un tren se mueve paralelamente a una carretera con rapidez de 36 m/s. Un auto viaja en el mismo sentido del
tren con rapidez de 40 m/s. Cuando el auto alcanza al tren la bocina del auto suena con frecuencia de 320 s-1 y
el silbato del tren suena a 320 s-1, ¿qué frecuencia se escucha en el auto del tren y en el tren del auto?.
EFECTO DOPPLER
1. Una ambulancia se acerca a un acantilado y se aleja de una observadora con velocidad de 20 m/s. El conducto
hace funcionar la sirena que emite un sonido de 350 s-1.
a. ¿Cuál es la frecuencia percibida del sonido que proviene directamente de la ambulancia?
b. ¿Cuál es la frecuencia percibida del sonido reflejado en el acantilado?.
2. Cuando te sitúas en una avenida y escuchas los carros pasar, ¿en qué momento se siente más agudo el sonido
del motor: cuando se acerca o cuando se aleja?.
3. Indica en qué casos es mayor que .
a. La fuente permanece en reposo y el observador se aleja.
b. La fuente permanece en reposo y el observador se acerca.
c. La observadora y la fuente se alejan mutuamente.
d. La observadora y la fuente se acercan mutuamente.
4. ¿Con qué velocidad debe moverse hacia una fuente en reposo un observador para percibir una frecuencia
equivalente al triple de la emitida por la fuente?.
5. Un autobús viaja con una velocidad de 16.6 m/s, y su corneta emite un sonido cuya frecuencia es de 270 s-1. Si
una persona camina en el mismo sentido a una velocidad de 3 m/s, ¿qué frecuencia percibe la persona?.
6. Un tren se mueve paralelamente a una carretera con rapidez de 36 m/s. Un auto viaja en el mismo sentido del
tren con rapidez de 40 m/s. Cuando el auto alcanza al tren la bocina del auto suena con frecuencia de 320 s-1 y
el silbato del tren suena a 320 s-1, ¿qué frecuencia se escucha en el auto del tren y en el tren del auto?.
1.
2.
3.
4.
5.
Abril 22 de 2010. Actividad de evidencia #3. Capítulo: Termodinámica. Tema: Temperatura y calor.
¿De qué tratará la termodinámica?
¿Está bien empleada la expresión: “cúbrete con una
cobija que te de calor”, en realidad, ¿cuál es la función de la cobija?
Será correcto afirmar que un cuerpo posea calor, o, que
un cuerpo le transfiere energía a otro?, corrige si es el caso.
¿Qué propiedades tiene el mercurio que le hacen como
elemento tecnológico para construir los termómetros.
De las escalas de temperatura tenemos las siguientes
ecuaciones
6.
Fahrenheit. Convierte 80 grados centígrados a estas dos escalas de temperatura.
Defina la caloría como unidad de medida de la energía.
Para la próxima clase leer:
1.
2.
3.
4.
5.
3.
4.
5.
3.
4.
5.
Tema 1.2 Calor y la variación de temperatura.
Tema 1.3 Equilibrio térmico.
Abril 22 de 2010. Actividad de evidencia #3. Capítulo: Termodinámica. Tema: Temperatura y calor.
¿De qué tratará la termodinámica?
¿Está bien empleada la expresión: “cúbrete con una
cobija que te de calor”, en realidad, ¿cuál es la función de la cobija?
Será correcto afirmar que un cuerpo posea calor, o, que
un cuerpo le transfiere energía a otro?, corrige si es el caso.
¿Qué propiedades tiene el mercurio que le hacen como
elemento tecnológico para construir los termómetros.
De las escalas de temperatura tenemos las siguientes
ecuaciones
6.
Desarrolla la ecuación que relaciona grados Kelvin con grados
Fahrenheit. Convierte 80 grados centígrados a estas dos escalas de temperatura.
Defina la caloría como unidad de medida de la energía.
Para la próxima clase leer:
1.
2.
Tema 1.2 Calor y la variación de temperatura.
Tema 1.3 Equilibrio térmico.
Abril 22 de 2010. Actividad de evidencia #3. Capítulo: Termodinámica. Tema: Temperatura y calor.
¿De qué tratará la termodinámica?
¿Está bien empleada la expresión: “cúbrete con una
cobija que te de calor”, en realidad, ¿cuál es la función de la cobija?
Será correcto afirmar que un cuerpo posea calor, o, que
un cuerpo le transfiere energía a otro?, corrige si es el caso.
¿Qué propiedades tiene el mercurio que le hacen como
elemento tecnológico para construir los termómetros.
De las escalas de temperatura tenemos las siguientes
ecuaciones
6.
Desarrolla la ecuación que relaciona grados Kelvin con grados
Fahrenheit. Convierte 80 grados centígrados a estas dos escalas de temperatura.
Defina la caloría como unidad de medida de la energía.
Para la próxima clase leer:
1.
2.
Tema 1.2 Calor y la variación de temperatura.
Tema 1.3 Equilibrio térmico.
Abril 22 de 2010. Actividad de evidencia #3. Capítulo: Termodinámica. Tema: Temperatura y calor.
¿De qué tratará la termodinámica?
¿Está bien empleada la expresión: “cúbrete con una
cobija que te de calor”, en realidad, ¿cuál es la función de la cobija?
Será correcto afirmar que un cuerpo posea calor, o, que
un cuerpo le transfiere energía a otro?, corrige si es el caso.
¿Qué propiedades tiene el mercurio que le hacen como
elemento tecnológico para construir los termómetros.
De las escalas de temperatura tenemos las siguientes
ecuaciones
6.
Desarrolla la ecuación que relaciona grados Kelvin con grados
Desarrolla la ecuación que relaciona grados Kelvin con grados
Fahrenheit. Convierte 80 grados centígrados a estas dos escalas de temperatura.
Defina la caloría como unidad de medida de la energía.
Para la próxima clase leer:
Tema 1.2 Calor y la variación de temperatura.
Tema 1.3 Equilibrio térmico.
1. Teniendo la densidad del agua de
1 g/cm3. Cuál sería la densidad de
los siguientes elementos si:
a. El bloque está flotando
completamente: ___________
b. Flotando completamente
sumergido: ____________
c. Flota tres cuartas partes:
__________
d. Flota la mitad:
___________________
Dos esferas una la mitad de su
volumen de la otra, están
sumergidas en agua
1. Teniendo la densidad del agua de
1 g/cm3. Cuál sería la densidad de
los siguientes elementos si:
a. El bloque está flotando
completamente: ___________
b. Flotando completamente
sumergido: ____________
c. Flota tres cuartas partes:
___________
d. Flota la mitad:
___________________
Dos esferas una la mitad de su
volumen de la otra, están
sumergidas en agua
FACTORES DE CONVERSIÓN ENTRE EL SISTEMA MKS Y EL SISTEMA CGS DEL SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES
Siendo las iniciales MKS (longitud en metros, masa en kilogramos y tiempo en segundos) y CGS (longitud en centímetros, masa en gramos, tiempo en segundos)
establezcamos un factor de conversión para pasar una unidad de medida del sistema MKS al sistema CGS.u
Siendo las iniciales: L= longitud; M= masa; T= tiempo
1. ¿Cuál es el factor de conversión de la longitud L?, ¿por qué?
2. ¿Cuál es el factor de conversión para la masa M?, ¿por qué?
3. ¿Cuál es el factor de conversión para el tiempo T?, ¿por qué?
4. ¿Cuál es el factor de conversión para el tiempo cuadrado T2?, ¿por qué?
5. ¿Cuál es el factor de conversión para la superficie A ( )?, ¿por qué?
6. ¿Cuál es el factor de conversión para el volumen V ( )?, ¿por qué?
7.
¿Cuál es el factor de conversión para la velocidad V ( )?, ¿por qué?
8.
¿Cuál es el factor de conversión para la aceleración a ( )?, ¿por qué?
9.
¿Cuál es el factor de conversión para la fuerza F (
10. ¿Cuál es el factor de conversión para la energía E (
)?, ¿por qué?
)?, ¿por qué?
11. ¿Cuál es el factor de conversión para la densidad D ( )?, ¿por qué?
¿Cuál es el factor de conversión para la velocidad V (L/T)?, ¿por qué?
Evaluación #1. Mecánica de fluidos
Tema: Densidad
A cada pregunta explique su respuesta
3
1. Un trozo de metal se encontró una densidad de 6 Kg/m . ¿Cómo será su nueva densidad?
2. Explique el fenómeno por el cual el pez hincha se vejiga natatoria para poder emerger del agua.
3. Explique por qué un barco que está construido de hierro, logra flotar en el agua conociendo que el hierro es más denso que el agua.
Evaluación #1. Mecánica de fluidos
Tema: Densidad
A cada pregunta explique su respuesta
4. Se midió que al hundir un objeto en el agua su fuerza de empuje era de 70 Newton, si lo llevo a una profundidad dos veces mayor, ¿cómo será
su nueva fuerza de empuje?.
3
5. Cierto tipo de roca se le midió su densidad siendo de 4 Kg/m . Se encontró una roca del mismo material pero dos veces más grande, ¿cómo
será su nueva densidad?.
6. Explique el fenómeno por el cual el submarino deja entrar agua a sus tanques internos y por sumergir al agua.