martes, 3 de octubre de 2017

Densidad y Empuje


1.- ¿Cómo es la densidad media de un objeto, por ejemplo un pez, que está “a dos aguas” en una pecera de agua dulce?
El peso de 1 l de agua dulce es de 10,5 N.
Explica tu respuesta.

SOLUCIÓN:
Debemos partir, tal como se explicó en clase, de que, cuando un objeto está a dos aguas, la densidad media del objeto es igual a la densidad del fluido en el que se encuentra sumergido. Es decir, la densidad media del pez debe ser igual a la densidad del agua dulce en la que se encuentra. Por lo tanto el problema se reduce a calcular la densidad del agua dulce con los datos que se nos proporcionan.

Fórmulas: d = m/V y P = m x g

Calculamos la masa que hay en 1 l de agua dulce:
P = m x g; m = P/g = 10,5 / 10 = 1,05 kg

Calculamos la densidad:
D = m/V = 1,05Kg / 1 l = 1,05 kg/l

Resultado: Densidad media del pez = 1,05 kg/l



2. Una bola de acero de 5 cm de radio se sumerge en agua, calcula el empuje que sufre y la fuerza resultante.

El signo ^ antes de un número indica que esta elevado a esa potencia m^2 es metros cuadrados

Solución:

El empuje viene dado por E = ρagua Vsumergido g,  la masa específica del agua es un valor conocido (1000 kg/m^3), lo único que se debe calcular es el volumen sumergido, en este caso es el de la bola de acero. Se utiliza la fórmula del volumen de una esfera.

Volumen: 5,236 · 10^-4 m^3

E = ρagua·Vsumergido·g  = 1000 · 5,236 · 10^-4 · 9,8 = 5,131 N


El empuje es una fuerza dirigida hacia arriba, y el peso de la bola hacia abajo. La fuerza resultante será la resta de las dos anteriores.

W= mg = ρvg

ρacero = 7,9 g/cm^3 = 7900 kg/m^3       

m = ρacero · V = 7900 · 5,234 · 10-4 = 4,135 kg

P = m · g = 4,135 · 9,8 = 40,52 N

Fuerza Resultante: P - E = 35,39 N, hacia abajo, por lo que la bola tiende a bajar y sumergirse.


3. Se desea calcular la masa específica o densidad de una pieza metálica, para esto se pesa en el aire dando como resultado 19 N y a continuación se pesa sumergida en agua dando un valor de 17 N.


Solución:


Se sabe por enunciado que la fuerza de empuje corresponde a 2 N. De acuerdo a esto, se calcula el volumen sumergido:

E = ρagua·Vsumergido·g            2 = 1000 · V · 9,8         despeja V    V = 2,041 · 10-4 m3
Luego se calcula la masa:

m = P/g = 19/9,8 = 1,939 kg.

Finalmente, se calcula la densidad o masa específica ya que tenemos m y V:

 ρ= m/V = 1,939/2,041 · 10^-4 = 9499 kg/ m^3







ESFUERZOS


Ejemplos resueltos de Presión

1.- ¿Cuál es la presión ejercida por una fuerza de 120 N que actúa sobre una superficie de 0.040 metros cuadrados?
Solución: Para ello vamos a tomar nuestros datos que el problema nos provee, por ejemplo nos da una fuerza de 120 N, y a su vez un área de 0.040  , por lo que tenemos:
\displaystyle F=120N
\displaystyle A=0.040{{m}^{2}}
\displaystyle P= ?
Reemplazando estos datos en nuestra fórmula tenemos:
\displaystyle P=\frac{F}{A}=\frac{120N}{0.040{{m}^{2}}}=3000Pa
Por lo que obtenemos un total de 3000 pascales de presión o N/\displaystyle {{m}^{2}} ejercidas sobre la superficie.

2.- Una persona de 84 kg se para sobre la losa de una casa que tiene por superficie 225 metros cuadrados. ¿Cuál será la presión que esta persona ejerce sobre la losa?
Solución: En este caso tenemos nos hace falta encontrar una fuerza, puesto que no nos la proporciona el problema, sin embargo podemos hallarla de una manera muy sencilla. 🙂
Recordemos que la fuerza es igual al peso, entonces podemos calcular el peso de la persona mediante la siguiente fórmula:
\displaystyle w=mg
Es decir que el peso es el producto de la masa multiplicada por la gravedad y con ello obtendremos la fuerza que necesitamos, por lo que:
\displaystyle w=(84kg)(9.81\frac{m}{{{s}^{2}}})=824.04N
Ahora si podemos calcular la presión ejercida sobre la losa
\displaystyle P=\frac{F}{A}=\frac{824.04N}{225{{m}^{2}}}=3.6624Pa
Sí el área es un cuadro, cuáles son los lados de este:  A= l x l   l=______

Si en lugar de ser una persona de 84 kg fueran 50 personas de 80Kg cada una ¿cuál será la presión?


3.- La presión atmosférica tiene un valor aproximado de 1 x10^5 Pa . ¿Qué fuerza ejerce el aire confinado en una habitación sobre una ventana de 50 cm x 75 cm?
Solución: En este caso nos pide hallar la fuerza que se ejerce sobre la ventana, para ello vamos a tomar nuestros datos:
\displaystyle P=1x{{10}^{5}}Pa
\displaystyle A=(50cm)(75cm)=3750c{{m}^{2}}
\displaystyle F= ?

Antes de poder reemplazar en la fórmula nuestros datos, debemos recordar que el área no lo podemos trabajar con centímetros cuadrados, para ello debemos convertir esa área en metros cuadrados, aplicando el siguiente factor de conversión, recuerda que 1\displaystyle {{m}^{2}} = 100 cm x 100 cm =10000c\displaystyle {{m}^{2}} 
\displaystyle A=3750c{{m}^{2}}\left( \frac{1{{m}^{2}}}{10,000c{{m}^{2}}} \right)=0.375{{m}^{2}}
Ahora si podemos reemplazar en nuestra fórmula
\displaystyle P=\frac{F}{A}
Solo que el problema nos pide la fuerza, no la presión… Entonces vamos a despejar a “F”
\displaystyle F=P\cdot A
Reemplazando datos
\displaystyle F=(1x{{10}^{5}}pa)(0.375{{m}^{2}})=37500N treinta y siete mil Newtos = 37 K Newtons
O lo que es igual a
\displaystyle 37.5kN (Kilo Newtons) Kilo no es de masa, la K de kilo es igual a mil.
Kg = mil gramos  Km= mil metros    KHz=milHertz 

ESFUERZO

Esfuerzo lo denotan con la letra S




Ejemplo 4.
De un alambre de cobre de 1,5 m de longitud y 2 mm de diámetro se cuelga un peso de 8kg. Se pregunta:

a) ¿Hemos rebasado el límite de elasticidad? b) ¿Se romperá el alambre? c) En caso de ser negativas las preguntas anteriores, ¿cuál es su alargamiento? Módulo de Young = 12x1010N/m2
Límite de elasticidad de 3x107 a 12x107N/m2. Límite de ruptura de 20x107 a 50x107N/m2.









Ejercicios Física II Ley de HOOKE

Ejemplos Resueltos de la Ley de Hooke

Sigue los procedimientos, después inténtalos hacer tu sólo.
1.- Si a un resorte se le cuelga una masa de 200 gr y se deforma 15 cm, ¿cuál será el valor de su constante?
Solución: Para poder resolver el problema, convirtamos las unidades dadas a unidades del Sistema Internacional, quedando así:
\displaystyle m=200gr\left( \frac{1kg}{1000gr} \right)=0.20kg
\displaystyle x=15cm\left( \frac{1m}{100cm} \right)=0.15m
\displaystyle g=9.8\frac{m}{{{s}^{2}}}
El problema nos proporciona una masa, pero hace falta una fuerza para poder realizar los cálculos, entonces multiplicamos la masa por la acción de la aceleración de la gravedad para obtener el peso, que finalmente es una fuerza.
\displaystyle F=w=m\cdot g=\left( 0.20kg \right)\left( 9.8\frac{m}{{{s}^{2}}} \right)=1.96N
Ahora solo queda despejar ” k ” en la fórmula de la Ley de Hooke.
\displaystyle k=\frac{F}{x}
Sustituyendo nuestros datos en la fórmula, tenemos:
\displaystyle k=\frac{F}{x}=\frac{1.96N}{0.15m}=13.06\frac{N}{m}


2.- Una carga de 50 N unida a un resorte que cuelga verticalmente estira el resorte 5 cm. El resorte se coloca ahora horizontalmente sobre una mesa y se estira 11 cm. a) ¿Qué fuerza se requiere para estirar el resorte esta cantidad?
Solución: Primeramente se debe considerar que el problema nos implica dos etapas, en la primera debemos saber de que constante elástica se trata, para así en la segunda etapa resolver la fuerza necesaria cuando el resorte esté horizontalmente y finalmente poder graficar.


Necesitamos conocer el valor de ” k ” cuando nuestro sistema se encuentra de manera vertical, entonces despejamos y sustituimos nuestros datos:
\displaystyle k=\frac{F}{x}=\frac{50N}{0.05m}=1000\frac{N}{m}
Ahora pasamos a encontrar el valor de nuestra fuerza, esto ocurrirá cuando nuestro resorte esté de manera horizontal, entonces. 11cm=11/100 m= 0.11 m
\displaystyle F=kx=\left( 1000\frac{N}{m} \right)\left( 0.11m \right)=110N
Esto quiere decir, que nuestro resorte necesita de 110 N, para poder estirarse 11 cm de su posición normal.
3.- Se cuelga de un muelle una bola de masa de 15 kg, cuya constante elástica vale 2100 N/m, determinar el alargamiento del muelle en centímetros.
Solución: Si tenemos la masa, podemos calcular el peso que finalmente viene siendo nuestra fuerza ejercida.
\displaystyle w=m\cdot g=\left( 15kg \right)\left( 9.8\frac{m}{{{s}^{2}}} \right)=147N
Ahora despejamos a ” x ” de la fórmula de la ley de hooke, quedando así:
\displaystyle x=\frac{F}{k}=\frac{147N}{2100\frac{N}{m}}=0.07m
Pero el problema, nos pide los valores en centímetros, por lo que realizamos nuestra conversión.
\displaystyle x=0.07m\left( \frac{100cm}{1m} \right)=7cm
Por lo que el alargamiento del muelle es de 7 centímetros. O =.07 m se lee 7 centésimas de metro que son los  7 centímetros




















lunes, 2 de octubre de 2017

1A PARTE GUÍA FÍSICA II

Instrucciones    PARA KARINA QUE ESTA DE INCAPACIDAD VE LLENANDO ESTO POR FAVOR, AUNQUE INVENTES DATOS.   
Actividad 1. 15 min

VOLUMEN.
a) Llena un vaso con agua hasta que empiece a derramar por el orificio y colócalo en la charola.
b) Introduce el huevo en el vaso y deja que el agua se derrame dentro de la charola, vacía esa agua en la probeta y anota su valor ______________ml. Este es el_______________________ del huevo.
c) ¿Qué significa ml? _____________________________¿ Qué otras unidades semejantes a estas conoces?_____
____________________ ¿ En qué tipo de cosas que compras o usas hay estas unidades?____________________
_________________________________________________
Actividad 2.
MASA y PESO 20 min
d) Coloca un huevo en el soporte de alambre que hiciste y “pésalo” en la balanza. ¿Cuánto registro la balanza? ____________ g. ¿Qué significa la g?_____________________. ¿Qué mediste con  esta unidad?______ ______________ ¿Qué cosas también se “pesan”? ____________________¿ En qué otras unidades?_____________
e) Hay otra g que vale 9.8 m/s2 , a que corresponde este valor ____________________________ y ¿cómo se llama?________________________ ____  ______ _____________________. ¿Qué provoca sobre la masa de los objetos en la Tierra? _________ ______________________________. Entonces si multiplicamos esta g por la masa de los objetos  obtenemos su _________________ o la ______________________con la que un objeto es atraído por la Tierra.
f) ¿Qué unidades tiene la balanza? ____________________
g) ¿La balanza nos da el peso o la masa? _____________ ¿Por qué?___________________________________
h) ¿Qué es la masa y en que unidades se mide? __________________________________________________________
i) ¿Si algo ayuda a jalar o empujar, le llamamos ?____________________
j) Por lo tanto, podemos decir que un peso es una______________ y se mide en unidades N llamadas _____
_____________.
Actividad 3
DENSIDAD 10 min
k) ¿Sí tuviéramos un huevo de Ónix sería igual en qué, al de verdad? ____________________ ¿en qué sería diferente? _____________________________ ¿Qué provoca esta diferencia?___________________________________
l) Tenemos dos valores la masa y el volumen que resulta de ellos al relacionarlos, si pensamos en dos objetos de igual masa y diferente volumen o dos objetos de igual volumen y diferente masa, que pasa cuando aumenta uno y el otro no cambia_______________________________________________________
m) ¿Quién es más denso el crudo o el cocido? ______________________________________
n) ¿ Cómo obtienes la densidad de cada uno? ______________________________________



Actividad 4
EMPUJE 15 min
o) ¿Por qué pesa diferente el huevo en el aire qué en el agua? _________________________________________
p) ¿Qué provoca esa diferencia en peso y cuánto vale? ______________________________________________________
q) ¿Si pesas el agua derramada por el huevo, a que es igual este valor? ___________________________________
r) ¿Entonces podemos decir que el huevo es ___________hacía _________por  una_____________ igual al peso del agua_____________ por el huevo?
s) ¿Por qué el huevo flota cuando se le agrega sal al agua? _________________________________________________
t) ¿Qué es más densa el agua dulce o el agua salada? ________________¿Entonces los cuerpos se hunden o flotan cuando su densidad cómo es comparada con la del agua?_________________________________________
Actividad 5 10 min
PRESION
u) ¿Cuando sientes más dolor o fuerza si colocas un  tabique en la palma de tu mano, en sus diferentes caras, siendo que pesa los mismo? ______________________________¿Sí multiplicamos las tres dimensiones del tabique, qué obtenemos?____________________________________________________________
v) ¿Qué cambia en cada cara del tabique?_____________________________________________
w) ¿Cómo se llama este valor y como se obtiene?___________________________________________________________
x) ¿El peso del tabique es la ____________que te lastima o presiona? ¿Si relacionamos  el peso del tabique o su fuerza con sus diferentes  caras, obtenemos un valor que se llama?____________________
y) Ese tabique es de barro u hormigón, pero puede ser de agua o aire, por lo tanto tendríamos una presión________________________ o ________________________.
z) Y la suma de ellas sería una Presión___________________.

EXPLICAR:
Siguiendo las actividades del Anexo vayan explicando o contestado lo siguiente:                       
¿Qué es la masa de un cuerpo?
¿Qué le pasa a la masa para que se convierta en peso?
¿Cómo influyen la masa y el volumen en la densidad?
¿Qué es una relación directamente proporcional?
¿Qué es una fuerza? ¿ Son el peso y el empuje fuerzas? ¿Po qué?
¿Es una relación inversamente proporcional la que hay entre Presión y área? ¿Qué se mantiene constante?
ELABORAR: Al terminar
Escriban una definición de masa, peso, volumen, densidad, Empuje.                                             
Presión. Presión hidrostática. Presión Atmosférica.
Determinen un algoritmo para obtener el peso y  otro para la densidad.
Cuál es el algoritmo del volumen de un vaso.
Cuál es el algoritmo del Empuje.
Cual es el algoritmo de la Presión.
Con ayuda del maestro transformen la Presión a términos de densidad, gravedad y volumen (recuerden como obtienen el volumen de un vaso)

Guía primer parcial Biología.

Guía para el examen de Biología, sigue las instrucciones marcadas en cada etapa.