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CBT No2 ISAAC GUZMÁN VALDÍVIA, CHIMALHUACÁN CAMPO DISCIPLINAR DE CIENCIAS NATURALES Y EXPERIMENTALES

MATERÍA: FÍSICA

JULIO CRISPÍN JIMÉNEZ RAMÍREZ 1

CUADERNILLO DE CLASE

“EDUCAR POR COMPETENCIAS INCLUYE SABER PENSAR PARA

HACER UNA ACTITUD DETERMINADA”. EN DONDE EL SABER ES

EL CONOCIMIENTO, EL PENSAR SON LA HABILIDADES DEL

PENSAMIENTO Y EL HACER LAS DESTREZAS JUNTO CON LAS

ACTITUDES.

LA EDUCACION POR COMPETENCIAS SE FACILITA CUANDO EL

DOCENTE.

PROPICIA QUE EL ESTUDIO DE LA FISICA RESULTE AMENO

E INTERESANTE.

PROMUEVE LA REALIZACION DE DIVERSAS ACTIVIDADES,

INCLUIDAS LAS EXPERIMENTALES, QUE RESULTEN

INTERESANTES PARA LOS ESTUDIANTES.

FORTALECE EL AUTOAPRENDIZAJE, DE MODO QUE LOS

ESTUDIANTES APRENDAN A APRENDER, DOMINANDO UN

METODO PARA REALIZAR SUS CONSULTAS E

INVESTIGACIONES.

EVALUA DE MANERA CONSTANTE EL DESEMPEÑO DDE

CADA ESTUDIANTE, CON BASE EN SUS PARTICIPACIONES

EN CLASE, INVESTIGACIONES Y CONSULTAS REALIZADAS

EN DIFERENTES FUENTES DE INFORMACION,

EXPOSICIONES ANTE EL GRUPO, TRABAJO INDIVIDUAL Y

EN EQUIPO, PARTICIPACION EN LAS ACTIVIDADES

EXPERIMENTALES, EXAMENES ESCRITO Y ORALES.

COMPETENCIAS GENERICAS

APRENDE DE FORMA AUTONOMA.

ATRIBUTO:

APRENDE POR INICIATIVA E INTERES PROPIO A LO LARGO

DE LA VIDA.

TRABAJA EN FORMA COLABORATIVA

ATRIBUTO:


MATERÍA: FÍSICA


PARTICIPA Y COLABORA DE MANERA EFECTIVA EN

EQUIPOS DIVERSOS.

ACTIVIDAD No.1 REALIZAR UNA PORTADA PARA TU CUADERNILLO DE

CLASE.

EVALUACION DIAGNOSTICA

1. ¿CÓMO EXPLICARIAS CON EJEMPLOS DE TU ENTORNO QUE SON LOS FLUIDOS?

2. ¿CÓMO PUEDES DEMOSTRAR QUE LOS LIQUIDOS SON PRACTICAMENTE

INCOMPRENSIBLES?

3. ¿CÓMO DEMOSTRARIAS DE MANERA SENCILLA QUE UN GAS SE PUEDE EXPANDIR Y

TAMBIEN COMPRIMIR?

4. EXPLICA QUE ES PARA TI LA TEMPERATURA DE LOS CUERPOS

5. DESCRIBE QUE ES PARA TI EL CALOR.

6. EXPLICA LOS MECANISMOS POR MEDIO DE LOS CUALES SE PRODUCE

TRANSFERENCIA DE CALOR.

7. ¿UN OBJETO FRIO PUEDE TRANSMITIR CALOR A UN CUERPO CALIENTE? SI O NO Y

POR QUE.

8. EXPLICA LA CAUSA QUE PROVOCA LA DILATACION DE LOS CURPOS.


MATERÍA: FÍSICA


9. EXPLICA POR QUE UNA BOTELLA DE REFRESCO SE ROMPE CUANDO SE CONGELA

DESTRO DE TU REFRIGERADOR.

10. DESCRIBE CUANDO CEDE Y CUANDO ABSORBE CALOR UN CUERPO.

UNIDAD II.-TERMOLOGÍA (CALOR Y TEMPERATURA).

Concepto de temperatura

La temperatura y su medida es una parte importante de la información que recibimos del

exterior la obtenemos a través del tacto. Nuestro sentido del tacto nos da una idea de la

temperatura del cuerpo o del ambiente dentro de cierto rango. Sin embargo, el cuerpo,

humano esta capacitado para detectar con exactitud cual es la temperatura de un cuerpo.

Por ejemplo no es posible notar la diferencia entre el agua a 64°C y agua a 67°C en otro

recipiente. Por otra parte, la diferencia de valores de conductividad térmica en los cuerpos

provoca, entre otras cosas, confusión en la apreciación de temperaturas al tacto. Así por

ejemplo, debido a la mejor conductividad de los metales, una pieza de acero parece más

fría al tacto que un trozo de madera situado en el mismo lugar, y por tanto igual a la

temperatura. Tanto la madera como el acero, pueden estar a la misma temperatura: sin

embargo, el acero es mejor conductor de calor. Si al tocarlo nuestra mano esta a mayor

temperatura, el calor, fluye de la mano al acero mas rápidamente que de esta a la

madera, dándonos la sensación del que el acero esta más frió. Figura. 50. El sentido del

tacto no es adecuado para apreciar la temperatura de un objeto, porque nos podemos

quemar. Por ejemplo, el cuerpo humano se quema al tratar de apreciar la temperatura del

agua hirviendo o del aceite caliente. En virtud de que la experiencia nos enseña que la

temperatura se relaciona con lo caliente o lo frió que esta un objeto, es que definimos a la

temperatura como una medida o indicación relativa de calor frió. En la actualidad se sabe

que la temperatura de un objeto esta directamente relacionada con la energía cinética

promedio de los átomos y las moléculas que componen dicho objeto.

Ley cero de la termodinámica La construcción de los termómetros está basada en la ley cero de la

termodinámica, la cual establece que dos cuerpos aislados entre si, pero en equilibrio

térmico con un tercer cuerpo están en equilibrio térmico entre sí.

El equilibrio térmico se refiere al hecho de que dos o más cuerpos en

contacto térmico tienen la misma temperatura. Si por el contrario al poner en contacto dos

cuerpos, éstos no tienen la misma temperatura inicial, entonces decimos que no están en

equilibrio térmico. Pero si estos cuerpos están separados por una superficie que permite


MATERÍA: FÍSICA


que un cuerpo descienda su temperatura y la del otro cuerpo aumente hasta que se

obtenga una temperatura común e igual para los dos cuerpos, diremos que se ha

alcanzado el equilibrio térmico.

Escalas termométricas Para asociar la temperatura a un cuerpo se recurre primeramente a una

propiedad física mensurable del cuerpo que cambie con la temperatura. Existe una gran

cantidad de propiedades que cambian al variar la temperatura, estas propiedades reciben

el nombre de propiedades termométricas.

Como los primeros termómetros se basaban en la dilatación de un fluido en

un tubo, las primeras escalas termométricas se apoyaron en la medición de la longitud de

la columna de agua, de alcohol o mercurio en el termómetro. La elección es arbitraria,

pero las temperaturas de referencia o puntos fijos más empleados son:

El punto fijo inferior (punto de congelación) es la temperatura a la cual coexisten agua y hielo en equilibrio térmico bajo presión de 1 atm.

El punto fijo superior (punto de ebullición del agua) es la temperatura en la que

coexisten agua y vapor de agua en equilibrio térmico bajo la presión de 1 atm.

En la vida diaria, la escala Celsius y Fahrenheit son las más usadas, pero en los estudios

científico y tecnológicos se emplean las escalas Kelvin y Rankine (especialmente en

Estados Unidos e Inglaterra).Fórmulas para conversión de un de unidades termométricas

absolutas y relativas.

De Fahrenheit a Rankine

°R = °F+460

De Centígrado a Rankine

°R = (1.8°C) + 492

De Kelvin A Rankine

°R = (°K-273)(1.8) + 492

De Centígrado a Kelvin

°K = °C + 273


MATERÍA: FÍSICA


De Fahrenheit a Kelvin

°F-32

1.8

De Rankine a Kelvin

°R-492

1.8

De Centígrado a Fahrenheit

°F = 1.8°C + 32

De Rankine a Fahrenheit

°F = °R – 460

De Kelvin a Fahrenheit

°F = (°K-273)(1.8) + 32

De Fahrenheit a Centígrado

°F - 32

1.8

De Rankine a Centígrado

+ 273 °K =

+ 273 °K =

°C =

°C =


MATERÍA: FÍSICA


°R-492

1.8

De Kelvin a Centígrado

°C = °K - 273

EJERCICIOS:

TRANSFORMAR

11. 60°C A °K

12. 130°C A °K

13. 390°K A °C

14. 220°K A °C

15. 70°C A °F

16. 108°C A °F

17. 60°F A °C


MATERÍA: FÍSICA


18. 140°F A °R

19. 330°R A °F

CALORIMETRÍA

Concepto de calor

Cuando mezclamos un litro de agua hirviendo con otro litro de agua a la

temperatura ambiente hemos observado que el agua adquiere una temperatura

intermedia, entre la ebullición del agua y la del ambiente.

De esta experiencia y otras semejantes concluimos que, entre dos cuerpos a diferentes

temperaturas que entran en contacto térmico la temperatura del cuerpo más caliente

disminuye y la temperatura del cuerpo mas frió aumenta. Si se deja en contacto durante

cierto tiempo, alcanzan una temperatura común de equilibrio cuyo valor están

comprendidos entre las temperaturas iniciales. Cuando ocurre dicho proceso, se dice que

transfirió energía en forma de calor del cuerpo más caliente al cuerpo más frió. Esto se

debe a que las partículas del cuerpo más caliente tienen más energía, más agitación que

las del segundo; al ponerlos en contacto las partículas del primero golpean sobre las del

segundo y aumentan el movimiento de éstas, por consiguiente, aumenta la temperatura y

la energía térmica del segundo y disminuye la temperatura y energía del primero.

La energía fluye de un cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura recibe el

nombre de calor o energía calorífica. El cuerpo que gana energía por este mecanismo se

dice que adsorbe calor y el que la pierde decimos que desprende calor. El calor se

considera positivo cuando es adsorbido por el cuerpo y negativo cuando es desprendido

por el cuerpo. El calor se representa por el símbolo Q. En este sentido definieron a la

caloría (cal) como la cantidad de calor necesaria para aumentar la temperatura de 1 g de

agua de 0°C. A 1 °C. Para el sistema ingles se definió la unidad térmica británica (BTU)

como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 lb (libra) de agua de

32°F a 33°F.

1 cal = 4.18 Joule

Capacidad calorífica


MATERÍA: FÍSICA


Si en un vaso con agua hirviendo se introducen dos cuerpos de masas

iguales pero de sustancias diferentes y después de un breve rato los sacamos y medimos

sus temperaturas encontraremos que estas no son iguales, debido a que la capacidad

calorífica de cada sustancia es diferente.

La capacidad calorífica, C, de cualquier cuerpo se define como la cantidad

de energía calorífica que se requiere para elevar un grado Celsius la temperatura del

cuerpo.

Los cuerpos cuya capacidad calorífica es alta se calientan más lentamente,

porque deben absorber mayor cantidad de calor, también se enfrían con mayor lentitud,

porque debe liberar más calor matemáticamente, la capacidad calorífica se obtiene con la

siguiente expresión.

T

QC

Capacidad calorífica = calor adsorbido o cedido / cambio de temperatura

La capacidad calorífica se puede expresar en cal/°C o J/°C.

Calor específico

La capacidad calorífica de un cuerpo no indica gran cosa acerca de las propiedades

térmicas del material que esta hecha; por ejemplo, la capacidad calorífica de 1 kg de

cobre es diferente de la que tiene 1 kg de aluminio; también es distinta de la de 2 kg de

aluminio. Para obtener el valor característico del calor absorbido en relación con un

mismo cambio de temperatura por el cobre, el aluminio o cualquier otro material, se deben

comparar las capacidades caloríficas de masas iguales de tales materiales. Al hacer esta

comparación se obtiene un valor característico de cada sustancia conocido como calor

específico o capacidad calorífica específica.

El calor específico de un cuerpo es característico del material de que esta hecho. Se dice que el calor específico es la capacidad calorífica de un material por unidad de masa. Además numéricamente igual a la cantidad de calor que se debe suministrar a una cantidad de masa de dicho material para que su temperatura se eleve en un grado. Su Q es la cantidad de calor necesario de temperatura, T, en un material de masa (m), entonces el calor específico ( c ), se obtiene de la siguiente ecuación.

Tm

QC

Reordenando: Q = mcT

Donde: T = T – To

De manera que la cantidad de calor necesaria para producir cierto cambio en la temperatura de un cuerpo es igual al producto de la masa de material por su calor específico y por dicho cambio de temperatura. El calor específico puede expresarse por cal/g°C o por J/kg°C.

ACTIVIDAD N.2 INVESTIGA EL CALOR ESPECIFICO DE 5 MATERIALES DIFERENTES.

Calor latente


MATERÍA: FÍSICA


La cantidad de calor (energía) que participa en un cambio de fase por unidad de masa se

conoce con el nombre de calor latente expresión que significa “oculto”, pues el calor se

proporciona o se extrae sin que haya cambios en la temperatura, es decir que durante el

cambio de fase, por ejemplo de sólido a líquido, la temperatura permanece invariable

durante este proceso hasta que le sólido se haya fundido completamente.

Fusión y calor latente de fusión

El cambio de fase de sólido a líquido, recibe el nombre de fusión, y la temperatura a la

cual ocurre este cambio se denomina temperatura o punto de fusión de la sustancia y la

cantidad de calor necesaria para fundir una unidad de masa de una sustancia en un punto

de fusión se llama calor latente de fusión. El calor latente de fusión Lf o (Hf) se calcula de

la siguiente expresión matemática.

m

QLf

La cual se puede expresar como:

Q = mLf

Donde:

Q = Calor absorbido

M = Masa de la sustancia

Lf = Calor latente de fusión.

El calor latente de fusión en el S.I. se expresa en J/kg, sin embargo también se acostumbra expresar en cal/g y Btu/lb. En la tabla 3 se muestran algunos calores latentes de fusión.

Vaporización y calor latente de vaporización. El cambio de fase de líquido a gas recibe el

nombre de temperatura o punto de ebullición de la sustancia. La cantidad de calor

necesaria para vaporizar la unidad de masa de una sustancia en su punto de ebullición se

llama calor latente de vaporización Lv se calcula de la siguiente expresión matemática:

m

QLv

La cual se puede expresar como:

Q = mLv

Donde: Q = calor absorbido.

m= masa de la sustancia.

Lv = Calor latente de fusión.


MATERÍA: FÍSICA


El calor latente de vaporización en el S.I. También se expresa en J/kg. Sin embargo, se acostumbra expresar en cal/g y Btu/lb.

Condensación y calor latente de condensación. El paso del estado gaseoso a líquido recibe el nombre de condensación y la temperatura a la cual ocurre este proceso es igual a la temperatura de ebullición. En este cambio de fase se extrae energía del gas equivalente al requerido para la vaporización. Por tanto, el calor de condensación es equivalente al calor de vaporización. La diferencia estriba solamente en la dirección de la transferencia de energía.

Solidificación y sublimación. El paso del estado líquido al sólido recibe el nombre de congelación o solidificación y la temperatura a la cual ocurre este cambio es la misma que la temperatura de fusión. El calor latente de solidificación es exactamente igual al calor latente de fusión. La diferencia que existe entre solidificación y fusión estriba en si la energía (calor) se libera o se absorbe. Por otra parte, es importante señalar que en condiciones apropiadas de temperatura y

presión, es posible que una sustancia cambie de la fase sólida a la fase gaseosa sin

pasar por la fase líquida, este proceso recibe el nombre de calor latente de sublimación.

Calorimetría

La calorimetría es la parte de la termodinámica que se encarga de medir el calor. El

principio fundamental de la calorimetría es la conservación de la energía. Si un cuerpo

caliente y un cuerpo frió se ponen en contacto térmico y no fluye calor a los alrededores

sino del cuerpo mas caliente al frió, se cumple que.

Calor perdido = Calor ganado

(por el cuerpo caliente) ( Por el cuerpo mas frió)

El poder medir el calor permite conocer el calor específico, o los calores latentes de una sustancia, la temperatura final de una mezcla, etc.

Para medir el calor se emplea el calorímetro, el cual por definición, es un sistema

adiabático, esto es, que se puede intercambiar trabajo, pero no calor, entre su interior y su

vecindad. En el calorímetro ocurre la transferencia de calor entre las sustancias que se

vierten en el, debido a que aísla térmicamente. Dichas sustancias para que el calor no

pueda fluir a la vecindad (ambiente) o viceversa. El termo común es un ejemplo perfecto

de calorímetro. Suponiendo que en el calorímetro se vierten dos sustancias con diferentes

temperaturas, el calor fluirá, de la sustancia a mayor temperatura a la de menor

temperatura hasta que ambas lleguen a la misma temperatura, o sea hasta que se

establezca el equilibrio térmico. Al aplicar la ley de la conservación de la energía en el

interior del calorímetro. Se encuentra que el calor ganado por una de las sustancias ( la

de menor temperatura ) es cedido por la otra sustancia ( La de mayor temperatura ) o sea

que la suma de los intercambios de calor en el calorímetro de calor en el calorímetro es

cero. En otras palabras, la energía total de las sustancias aisladas dentro del calorímetro

no cambia.

Los tipos de intercambio de calor que se puede dar en el calorímetro son:


MATERÍA: FÍSICA


Que una masa m de una sustancia experimente un cambio de temperatura de To a Tf de manera que el calor ganado (positivo) se calcula por: Q = mc (Tf – To)

Donde:

C = calor específico.

Es importante señalar que esta ecuación se emplea en intervalos de temperatura que no incluyan un cambio en la fase de la sustancia.

Que se funda una masa m de la sustancia, de manera que el calor requerido para que esto suceda sin que exista un cambio de temperatura se calcula por Qf = mLf, sin embargo si la sustancia se solidifica el calor se obtiene de Qs = -mLf.

Que se evaporice una masa m de la sustancia de manera que el calor requerido para que esto suceda durante su temperatura de ebullición se obtiene de QV= mLv, pero si se condesa entonces el calor cedido se calcula por Qc = -mLv.

Determinación del calor específico de una sustancia

Para determinar el calor específico de una sustancia se puede emplear un calorímetro con

agua en su interior.

Supóngase que mx es la masa de la sustancia de la cual se quiere conocer su calor

específico cx y Tox es su temperatura inicial. Similarmente sean ma, ca y Toa los

correspondientes valores para el agua.

Si Tf es la temperatura final de equilibrio después de que se mezcla todo en el interior del

calorímetro, se encuentra que el calor ganado por el agua es:

Q = MaCa (Tf – Toa) El calor cedido por la sustancia, la cual se considero tenía una

temperatura inicial mayor que la del agua, se obtiene de: Q = -mx cx (Tf – Tox)

Como en el interior del calorímetro se cumple que el calor ganado por una de las sustancias es igual al cedido por la otra se tiene que:

MaCa (Tf – Toa) = -mx cx (Tf – Tox)

Despejando cx se obtiene:

)(

)(

ToxTfmx

ToaTfCMCx aa

ACTIVIDAD N.4 INVESTIGA LOS TIPOS DE TRANSFERENCIA DEL CALOR

CONDUCTIVIDADES TÉRMICAS Actualmente se pretende el ahorro de energía, razón por la cual se debe conocer en los

materiales la resistencia térmica que describe sus propiedades aislantes.


MATERÍA: FÍSICA


La resistividad térmica es el recíproco de la conductividad térmica.

k

1

La resistencia térmica se expresa en términos de valores de R el cual esta

definido por:

K

LLR

La utilidad del conocimiento del valor de R es el poder determinar como va a ser la conducción de calor a través de los materiales compuestos que constituyen las placas de los suelos o las paredes. En ciertas condiciones el valor efectivo o total de R es simplemente la suma de los valores R de las capas que constituyen el material compuesto. En la industria de la construcción el valor de R se expresa en:

(pie)2 °F h

Btu

El valor de R se determina para un cierto espesor del material. Por ejemplo,

un espesor de una pulgada de fibra de vidrio tiene un R = 3 en el sistema ingles, mientras

que una pulgada de madera tiene una R= 1, y por tanto, la fibra de vidrio es tres veces

mejor aislante que la madera. Para las superficies verticales se debe tomar en cuenta la

capa delgada de estancamiento de aire para determinar el valor total de R para una

pared.

Uno de los aislantes mas importante es el aire el aislamiento de las casas y

el de las ropas de abrigo utilizan estas característica. Las ventanas de doble vidrio usan el

aire atrapado entre los dos cristales para reducir las perdidas de calor por conducción.

Los tejidos del cuerpo humano también son buenos aislantes.

Aplicaciones del calor La compresión de lo que es calor, de los mecanismos de transferencia de

calor y de las propiedades térmicas, no tan sólo nos ha permitido la compresión de una

gran cantidad de fenómenos que ocurren en la naturaleza, sino de aplicar dichos

conocimientos en beneficio del hombre. A continuación se describen algunas

aplicaciones.

El calor y el frió han sido utilizados para propósitos médicos durante siglos.

La termografía es la parte de la medicina que se encarga de hacer un registro de la

temperatura del cuerpo humano, que puede usarse en el diagnóstico de las

enfermedades y la terapia del enfermo; mientras que la criogénica y la criocirugía son

términos referidos a los usos del frió, en la curación y el tratamiento de los pacientes.

Al mapa de la temperatura corporal se conoce como termo grama y se usa

sobre todo, en el diagnóstico del cáncer, ya que este se caracteriza porque sus células se

encuentran a temperaturas relativamente mayores que las restantes; por ejemplo la


MATERÍA: FÍSICA


temperatura de la piel, sobre un tumor que puede ser interno, es de 1°C arriba del

promedio.

Para conservar durante más tiempo la temperatura de las comidas, se

cocinan en cazuelas de barro, ya que el barro es mal conductor de calor. Es decir una vez

que deja de estar bajo fuego, tarda más tiempo que una olla metálica en disminuir su

temperatura y mantiene así la comida caliente durante más tiempo.

Leyes de la termodinámica

La termodinámica es la rama de la física que se ocupa del estudio de la transmisión del calor y de los cambios de energía que este produce. Su formulación se basa en las llamadas leyes de la termodinámica. El desarrollo formal de esta ciencia empezó hace menos de 200 años, debido principalmente al intento de idear máquinas térmicas más eficientes para convertir la energía calorífica en trabajo mecánico como el motor diesel y el motor de gasolina. Las leyes de la termodinámica son indispensables para explicar el funcionamiento y diseño de las máquinas térmicas y bombas de calor.

Una bomba de calor es dispositivo que emplea la energía o trabajo

mecánico para transferir calor de una fuente con temperatura inferior a una región más

elevada. Esto es precisamente lo que hacen los acondicionadores de aire y los

refrigeradores.

Conceptos básicos de la termodinámica En la termodinámica como en cualquier otra rama de la física, se aísla la

porción del universo que nos interesa y será objeto de nuestro estudio. A esta porción del universo la llamamos sistema termodinámico o simplemente sistema. Es claro que ya sea que se trate de un trozo de metal, de un líquido en un recipiente o del aire de una habitación, en todos los casos la selección del sistema la hace el observador.

Esa porción de material bien definida puede considerarse limitada por una

superficie cerrada real o imaginaria llamada pared o frontera. La región no incluida en el

sistema constituye el exterior o alrededores del sistema o vecindad. Si el Sistema no

intercambia energía con el exterior, se llama sistema aislado.

El equilibrio termodinámico o estado de un sistema, esta determinado por

los valores de la presión, volumen, temperatura y capacidad de sustancia que un sistema

puede tener, cuando este en equilibrio mecánico, térmico o químico.

Estas propiedades se llaman variables termodinámicas, las cuales definen

un estado del sistema, o para ser más precisos un estado de equilibrio del sistema,

cuando no cambian con el tiempo, es decir cuando permanecen constante.

Cuando un sistema es afectado por sus alrededores y la interacción tiene

como consecuencia un cambio en el estado del sistema, diremos que se ha efectuado un

proceso o transformación.

ENERGÍA INTERNA

Un sistema puede efectuar o recibir trabajo y también puede entregar calor

o recibir calor del exterior; en consecuencia, trabajo y calor son los medios de transferir la

energía. Un sistema esta caracterizado también por su energía interna (U).


MATERÍA: FÍSICA


La energía interna de un sistema o cuerpo representa la suma de las

diversas formas de energía (energía cinética más energía potencial) que poseen las

moléculas y los átomos de dicho cuerpo o sistema.

Como resultado de la interacción del sistema con sus alrededores

Un sistema puede pasar de un estado inicial a otro final, con lo que su

energía interna puede sufrir variaciones y pasar de un valor inicial Ui a otro final Uf de

manera que la energía interna tendría una variación ΔU = Uf – Ui.

Como se mencionó tanto el trabajo como el calor pueden hacer variar la

energía interna de un sistema, por tanto, es conveniente tomar en cuenta las siguientes

convenciones de signos.

a) el trabajo (T o W) hecho por el sistema se considera positivo mientras que el trabajo hecho sobre el sistema es negativo.

b) El calor (Q) que recibe el sistema se considera positivo, mientras que el calor entregado por el sistema es negativo.

PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

La primera ley o principio de la termodinámica es una ley de conservación de la energía. Afirma

que, como la energía no puede crearse ni destruirse, la cantidad de energía transferida a un

sistema en forma de calor, sobre el sistema debe ser igual al aumento de la energía interna del

sistema.

El calor y el trabajo son mecanismos por lo que los sistemas intercambian energía entre sí.

En términos matemáticos, esta ley se expresa por la siguiente ecuación:

ΔQ = ΔU + W

Esta ecuación expresa él hecho general de que, cuando una cantidad de calor ΔQ

se agrega a un sistema o se extrae de el, hay un cambio en la energía interna ΔU

en el sistema y se realiza trabajo sobre el.

Es importante señalar que las variables de la ecuación deben expresarse en las mismas unidades y que un sistema aislado en el cual no hay intercambio de energía con el exterior . La energía interna es constante de acuerdo con la ecuación ∆Q = ∆U + W. Este hecho se puede enunciar de la siguiente manera; La energía interna de un sistema aislado no puede modificarse por ningún proceso interno del sistema.

PROCESOS TERMODINÁMICOS Proceso cíclico

Es cuando un sistema después de una serie de procesos vuelve a su estado inicial aplicando la primera ley de la termodinámica: ∆Q=∆U + W Si Ui = Uf ∆U = 0 Entonces


MATERÍA: FÍSICA


∆Q = W Es decir, el calor recibido por el sistema se ha transformado en

trabajo. Proceso adiabático

Es cuando un sistema no gana ni pierde calor, es decir, cuando ecuación ∆Q= 0. Este proceso ocurre cuando el sistema ésta rodeado de una pared adiabática (aislante térmico). Aplicando la primera ley de la termodinámica. ∆Q =∆U + W Si ∆Q = 0 entonces ∆U = -W Es decir el trabajo realizado sobre el sistema se convierte en energía interna, o inversamente, si el

sistema realiza trabajo, la energía interna disminuye. Cuando aumenta la energía interna del

sistema su temperatura también aumenta, pero si la energía disminuye, la temperatura del

sistema disminuye.

Proceso isocoro o isovolumétrico Es un proceso a volumen constante , es decir, que el trabajo en este

proceso es cero (W = 0). Aplicando la primera ley de la termodinámica: ∆Q=∆U + W Si W = 0 Entonces ∆Q =∆U Es decir, que en este proceso, el calor suministrado al sistema se emplea en el aumento de su

energía interna.

Proceso isobárico Es un proceso en el que la presión permanece constante. Para determinar la

manera en que esta condición afecta al sistema, determinaremos la relación entre

la presión y el trabajo. Para esto, consideremos el trabajo efectuado por el gas

contenido en un cilindro que se expande empujando el pistón desde a hasta b.

La fuerza que hace el gas sobre el émbolo o pistón es F = PA, donde P es la presión del gas y A es el área del pistón. El trabajo hecho por el gas para un desplazamiento ∆d es :

W = F∆x Esta ecuación se transforma en: W = P∆V = P(Vf-Vi) Ya que F = PA y ∆V = A∆d Donde: ∆V = Vf-Vi Vf = Volumen final Vi = Volumen inicial.

Aplicando la primera ley de la termodinámica:


MATERÍA: FÍSICA


∆Q = ∆U + W = ∆U + P∆V Es decir, la energía calorífica que se agrega al sistema es igual al incremento de la

energía interna del sistema más el trabajo hecho por él.

Proceso isotérmico Es un proceso a temperatura constante. Para el caso de que el

sistema sea un gas ideal la energía interna permanece constante al ser la temperatura constante. Así al aplicar la primera ley de la termodinámica, el calor agregado es igual al trabajo hecho por el sistema, es decir. ∆Q = W

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA La segunda ley de la termodinámica afirma por su parte, que el calor

no puede pasar de un cuerpo frió a otro caliente sin aportación externa de energía. Esto implica que en todos los procesos en los que se haga circular calor, este debe pasar de un cuerpo caliente a otro que ésta más frió que él. Éste es el principio que rige el funcionamiento de todos los tipos de motores que se basan en la obtención de energía a partir de un combustible, cuya combustión produce aumento de energía interna y trabajo realizado contra el medio. En este tipo de procesos, cuanto más alta es la temperatura inicial tanto mayor es la cantidad de energía que puede transformarse en trabajo, que a efectos prácticos ésta limitada por la temperatura a la que se produce la combustión del gas inyectado en el motor y la de los gases que salen por el tubo de escape.

Esta ley puede enunciarse de varias formas, todas ellas equivalentes entre si, mencionaremos aquí tres de estos posibles enunciados, de los cuales el primero es debido a Clausius por una parte y el segundo a Kelvin-Planck por otra.

El físico alemán Rodolfo Clausius se basó en el trabajo de Sadi Carnnot para enunciar el segundo principio o segunda ley de la termodinámica, en la forma que ahora lleva su nombre:

Clausius: Es imposible construir un dispositivo que operando en un ciclo, tenga como único efecto extraer calor de un cuerpo y transferirlo a un cuerpo caliente.

Casi simultáneamente Lord Kelvin y Max Planck enunciaron el mismo principio en forma equivalente. Kelvin-Planck: Es imposible construir una maquina que, operando en ciclo tenga

como único efecto extraer calor de un cuerpo caliente y convertirlo íntegramente

en trabajo.

Entropía Entre los conceptos más importantes de la termodinámica destaca el

de la entropía, que puede definirse como una medida del desorden. De este modo, si por ejemplo todas las moléculas de aire contenidas en una habitación se encontrasen inicialmente en una esquina, se repartirían uniformemente, siendo prácticamente imposible que se verifique el proceso contrario, es decir, que las moléculas de la habitación se concentren por si solas en una de sus esquinas. Esto significa que la entropía nunca disminuye durante los cambios de estado del sistema. Así mismo cuanto mayor es el desorden tanto mayor es la entropía del


MATERÍA: FÍSICA


sistema. Es decir la entropía de un sólido cristalino es menor que la dicha sustancia fundida, ya que dicho estado las moléculas no están situadas en posiciones fijas de la red cristalina, sino que se mueven con un grado mayor de libertad, siendo mayor el desorden.

TERCERA LEY DE LA TERMODINÁMICA La tercera ley de la termodinámica nos dice. Es imposible alcanzar una temperatura del cero absoluto.

Este es un enunciado resultado de la evidencia experimental, ya que hasta la fecha no se han podido alcanzar el cero absoluto experimentalmente. Es posible acercarse indefinidamente al cero absoluto, pero nunca se puede llegar a él.

Máquinas térmicas La termodinámica, desarrollada a partir del estudio de las máquinas

térmicas, es importante desde el punto de aplicación. Muchas de sus aplicaciones practicas en esta parte de la Física (máquinas térmicas) fueron desarrolladas empíricamente antes de tener un conocimiento teórico de su funcionamiento.

La primera máquina térmica de que se tiene evidencia fue diseñada en la antigüedad por el ingeniero y matemático griego Heron de Alejandría (siglo 1). Esta maquina recibió el nombre de eolipila y consistía de un globo hueco soportado por un pivote de manera que podía girar alrededor de un par de muñones uno de ellos hueco. Al ser expelido el vapor, el globo reaccionaba a una fuerza y giraba alrededor de su eje. La primera máquina de vapor construida y vendida en gran cantidad fue la

diseñada por Thomas Newcomen y Thomas Savery en 1712 en Inglaterra, sin

embargo el que merece la mayor parte del crédito es James Watts, que comenzó

a construirla por el año de 1783, al hacer de la máquina de vapor practica y un

autentico motor, capaz de mover las máquinas de la naciente industria, por esta

razón se le considero como el verdadero instrumento de la revolución industrial.

La operación de una máquina térmica se describe mejor por medio de un diagrama similar al que se muestra en la figura 81. Ocurren tres procesos durante la operación de una de estas máquinas.

Se suministran una cantidad de calor Qc a la máquina desde un recipiente a alta temperatura Tc.

La máquina efectúa un trabajo mecánico W producido por una parte del calor de entrada.

Cierta cantidad de calor Qs se libera al recipiente a baja temperatura Ts.

Ya que el sistema regresa periódicamente a su estado inicial, el cambio neto de la energía interna es cero. Aplicando la primera ley a la máquina térmica en la que ∆U es igual a cero, se obtiene que ∆W = ∆Q. O lo que es lo mismo:

Trabajo de salida = Calor de entrada – calor de salida


MATERÍA: FÍSICA


W = Qe-Qs Hay dos clases de máquinas térmicas muy importantes: Las de

combustión externas y las de combustión internas.

Máquinas de combustión externas. Son las que producen el calor afuera de la maquina, por lo general en una caldera. Con el calor producido se obtiene vapor sobrecalentado, que ejerce fuertes presiones y que se utiliza como fuente de energía mecánica para mover barcos y trenes.

Máquinas de combustión interna. Son las que producen el calor dentro de la misma máquina. Utilizan fuerza de expansión de los gases, producidos después de la combustión a presión de diferentes combustibles, como gasolina, gas, diesel o alcohol entre otros. Los motores de automóviles, motocicletas, camiones y aviones son de combustión interna.

Eficiencia térmica La eficiencia térmica (E) de una máquina térmica se define como la

razón del trabajo neto realizado por la maquina; o sea del trabajo de salida entre el calor absorbido por ésta o de entrada. Matemáticamente lo anterior se expresa con la siguiente ecuación:

Qc

WE

Eficiencia = Trabajo de salida /calor de entrada En función de los calores de entrada y salida en una máquina

térmica, la eficiencia se obtiene se la siguiente expresión matemática:

Qe

QsQeE

O sea que:

Qe

QsE 1

entradadeCalor

salidadeCalorEficiencia 1

Se puede pensar en la eficiencia de una máquina térmica como la razón entre el trabajo útil realizado por la máquina y el calor que se le suministra, que puede expresarse como un porcentaje; es decir:

% 100xQ

WE

Esta es la expresión matemática que se utiliza con mayor frecuencia para determinar la eficiencia de una máquina térmica. Por ejemplo, un motor que absorbe 1000 calorías para realizar un trabajo de 300 calorías tiene una eficiencia del 30% en este caso se esta desaprovechando un 70% del calor proporcionado.

Puesto que los científicos han demostrado que cantidades de calor son proporcionales a las temperaturas absolutas, la eficiencia se puede expresar como una función de las temperaturas absolutas, la eficiencia se puede expresar como una función de las temperaturas absolutas de las fuentes calientes y frías, es decir:


MATERÍA: FÍSICA


Te

TsE 1

Cabe señalar que las temperaturas de los depósitos en este caso son temperaturas absolutas (de Kelvin), cuanto mayor sea la diferencia entre temperaturas de las dos fuentes, mayor será la eficiencia de una máquina térmica.

Una máquina térmica con eficiencia del 100% (E = 1) es aquella en que todo el calor de entrada se convierte en trabajo útil y el calor de salida o desecho es cero.

La segunda ley de la termodinámica establece que esto es imposible, o sea, que no existen las máquinas térmicas con una eficiencia del 100%.

La máquina de Carnot tiene la máxima eficiencia posible para una máquina que absorbe calor de una fuente a alta temperatura realiza trabajo externo, y deposita calor en un recipiente a baja temperatura. La eficiencia de una maquina dada puede por tanto determinarse al compararla con una maquina de carnot que trabaje entre las mismas temperaturas.

EVALUACIÓN SUMATIVA

INSTRUCCIONES: ANOTA “V” E EL PARENTESIS DE LA IZQUIERDA SI EL ENUNCIADO ES

VERDADERO Y “F” SI ES FALSO

20. ( ) MARIO DICE QUE LA TEMPERATURA INDICA LA CANTIDAD DE CALOR QUE TIENE

UNA SUSTANCIA

21. ( ) RICARDO AFIRMA QUE NUESTRO ORGANISMO NO DETECTA LA TEMPERATURA,

SINO PERDIDAS O GANANCIAS DE CALOR.

22. ( ) ANDREA COMENTA QUE EL CERO ABSOLUTO DE TEMPERATIRA EQUIVALE A 0°C

23. ( ) DIANA SEÑALA QUE EXISTE UN LIMITE MINIMO DE TEMPERATURA: 0°K= -273 °C,

PERONO HAY UN LIMITE MAXIMO DE ELLA.

24. ( ) PACO INDICA QUE LA TEMPERATURA A LA CUAL HIERVE EL AGUA AL NIVEL DEL

MAR ES IGUAL A 100°C = 373 °K

25. ( ) MARGARITA AFIRMA QUE EL CALOR ES ENERGIA EN TRANSITO Y SIEMPRE

FLUYE DE CUERPOS FISICOS U OBJETOS DE MAYOR TEMPERATURA A LOS DE

MENOR TEMPERATURA QUE SE ENCUENTRAN EN CONTACTO TERMICO.

INSTRUCCIONES: COMPLETA DE MANERA BREVE LOS SIGUIENTES ENUNCIADOS.

26. ¿QUÉ UNIDAD UTILIZARIAS INTERNACIONAL PARA MEDIR EL CALOR ABSORBIDO POR

UN CUERPO O UN SISTEMA?


MATERÍA: FÍSICA


27. GABRIELA ESTA CALENTANDO CON UN MECHERO DE BUNSEN UN EXTREMO DE UNA

VARILLA METALICA Y DETECTA POCO A POCO QUE ESTA CALENTANDO EL RESTO DE

ELLA. ¿QUÉ FORMA DE TRANSMISION DE CALOR SE ESTA PRODUCIENDO EN LA

VARILLA?

28. UN GRUPO DE AMIGOS SE ACUESTA PARA RECIBIR LOS RAYOS DEL SOL. DESPUES

DE UN BREVE TIEMPO SE RETIRAN, PUES NO DESEAN SUFRIR QUEMADURAS. ¿Cuál

FORMA DE TRANSMISION DE CALOR QUE EXPERIMENTAN?

29. JUAN COLOCA UN POCO DE ASERRIN SOBRE EL AGUA CONTENIDA EN UN VASO DE

PRECIPITADO PARA OBSERVAR QUE SUCEDE EN LAS MOLECULAS DE AGUA AL SER

CALENTADAS. DESPUES DE CIERTO TIEMPO. OBSERVA COMO SUBEN Y BAJAN LAS

PARTICULAS DE ASERRIN. ¿CUÁL ES LA FORMA DE TRANSMISION DE CALOR QUE SE

PRODUCE EN EL LIQUIDO?


MATERÍA: FÍSICA


30.- INSTRUCCIONES: COMPLETA EL SIGUIENTE MAPA CONCEPTUAL

Es la

Temperatura

magnitud

física

Que

Está una

sustancia u

objeto

Respecto a

un

Objeto que

se toma

como base o

patrón

Es una

propiedad

intensiva

Ya que

De la

Cantidad de

materia de

un objeto o

sistema

Ni de su

Sino del

Ambiente

en que se

encuentre

Dicho

objeto

o el

sistema

físico

El valor

Que de ella

Tiene

una

sustancia

Depende

de

O

Promedio de

sus

moléculas

Por ello

En el cero

absoluto

(0 K)

La

Energía cinética

translaciones de

las moléculas

vale

Para medirla

Se emplean

Los

s

Pueden

ser de

Mercurio

-130ºC a 357ºC

Alcohol

-130ºC a -139ºC

Resistencia(

Para altas

temperaturas

)

Tolueno y Éteres

de petróleo

(Temperaturas

menores de

-130ºC)


MATERÍA: FÍSICA


31.- ACTIVIDAD N.5 INVESTIGA LOS CUATRO TIEMPOS DEL MOTOR DE COMBUSTIÓN E

ILUSTRALOS (anéxalo a las hojas de tu cuadernillo)

PROBLEMARIO 32. A una temperatura de 22°C una varilla de hierro tiene una longitud de 7m. Calcula cual será su

longitud al aumentar la temperatura a 32 °C

33. Un balín de hacer a 18°C tiene un volumen de o.oo2m3. Calcula el volumen final que

tendrá a los 28°C

34. Calcula la cantidad de calor que se necesita suministrar a 2 litros (2000g) de agua para que

eleve su temperatura de 22°C a 78°C

35. Se tiene 850g de agua a 100°C y se combinan con 850g de agua a 22°C. calcula el valor de la

temperatura final de la solución

DATOS

Lo=7m.

Lf=?

To=22°C

Tf=32°C

αfe=11.7x 10 -6 0 C -1

FORMULA

α= Lf - Lo/ Lo [1+α (Tf -To ]

Lf = Lo [1+α (Tf- To ) ]

SUSTITUCION Y RESULTADO

Lf = 7m [1+11.7x 10 -6 0 C -1

(32°C -- 22°C ) ]

Lf = 7.000819m

DATOS

Vo=0.002 m3

Vf=?

To=18°C

Tf=28°C

βacero=11.734.5x 10 -6 0 C

-1

FORMULA

Vf = Vo [1+β (Tf- To ) ]


Vf = Vo [1+11.7x 10 -6 0 C -1

(32°C -- 22°C ) ]

Lf = 7.000819m

DATOS

∆Q=?

m=2000g

To=22°C

Tf=78°C

CeH2O = 1 cal/g°C

FORMULA

∆Q = mCe∆T


∆Q=2000g(1 cal/g°C)( 78°C-22°C)

∆Q=2000g

DATOS

∆Q=?

m1= 850g

T1o= 100°C T1f=?

m2= 850g

T2o= 22°C

T2f=?

CeH2O = 1 cal/g°C

FORMULA

m1 CeH2O (T1o -T1f )= m2 CeH2O (T2f –T2o )


850g1 cal/g°C(100°C- T1f ) = 850g1 cal/g°C(T1f -22°C )

85000cal-850cal/°C (Tf ) =850cal/°C (Tf ) -18700cal

85000cal+18700cal= 850cal/°C (Tf )+ 850cal/°C (Tf )

103700cal= 1700 cal/°C (Tf )

Tf =103700cal = 61°C

Tr= 1700 cal/°C


MATERÍA: FÍSICA


36. El profesor dejara que investigues 6 ejercicios de este tema.(anéxalo al final del cuadernillo)

UNIDAD III ELECTRICIDAD, ONDAS Y ACÚSTICA

Actividad de la unidad: realiza una investigación de los temas siguientes (resumen

o síntesis); mínimo 5 cuartillas de cada tema con formulas de cada tema y elabora

10 preguntas de estos mismos temas., ademas realiza una sopa de letras,

crucigrama, mapas, etc. (obtén evidencias de tu trabajo y colócalos al final del

cuadernillo, orden progresivo)

3.1 Electrostática

3.2 Electrodinámica

3.3 Magnetismo

PROBLEMARIO

41. Calcular la fuerza eléctrica entre dos cargas que tienen los siguientes valores: q1 = -5

microcoulombs, q2 = 6 microcoulombs, al estar separadas en el vacío por una

distancia de 5 cm.

Datos

q1 = -5 microcoulombs

q2 = 6 microcoulombs

k = 9 x 109 Nm2/C2

r = 5 cm = 0.05 m.

Fórmula: F = kq1q2

r2

F = (9x109Nm2/C2) (-5x10-6C 6x10-6C)

(0.05m)2

F = -108 N.


MATERÍA: FÍSICA


En el resultado si el signo es positivo quiere decir que los cuerpos se

rechazan y si es negativo los cuerpos se atraen.

EJERCICIOS DE REAFIRMACIÓN (RESUELTOS POR LOS

ALUMNOS)

42. Determinar la magnitud de la fuerza eléctrica entre dos cargas cuyos valores son: q1 = --5µC,

q2=-4µC, al estar separadas en el vacío a una distancia de 20cm.

43.-. Calculas la magnitud de la fuerza eléctrica entre dos cargas cuyos valores son: q1=-2mC,

q2=6mC al estar separadas en el vacío por una distancia de 40cm. Determina también la magnitud

de la fuerza eléctricas las cargas fueran sumergidas en agua.

44. Una carga de 7x10-9 C se encentra en el aire a 0.1 m de otra carga de 3x10-9C determinar la

magnitud de la fuerza eléctrica entre ellas. Calcular también la magnitud de la fuerza eléctrica si

las cargas se sumergieron en gasolina

DATOS FORMULA

F= k q1 q2 / r2


F= 4.5N

DATOS FORMULA

F= k q1 q2 / r2

ɛr=F/F´ F´=F/ ɛr


F= 6.75x105N

F´= 8.38x103N

DATOS FORMULA


F´= 8.38x103N


MATERÍA: FÍSICA


45.- La magnitud de la fuerza con que se rechaza una carga de 8µC con otra carga es de 4x10-1N.

Determinar el valor de la carga desconocida si las dos cargas están en el aire con una distancia de

50cm.

46.-Una carga de -3µC se encuentra en el vacio a 30 cm de otra carga de 6µC, como se ve en la

figura.

a) determinar la magnitud de la fuerza ejercida sobre q1, por q2

b) ¿La magnitud de la fuerza f2 ejercida sobre q2 por q1 es igual o diferente a f1?

c) calcular la magnitud de la fuerza eléctrica entre las cargas si estuvieran sumergidas en aceite.

FORMULA

F= k q1 q2 / r2

DATOS SUSTITUCION Y RESULTADO

q1 =1.38 x10-6 C =1.38 µC

FORMULA

F= k q1 q2 / r2

ɛr=F/F´ F´=F/ ɛr

DATOS

q1= -3 µC

q2= 6 µC

r= 30cm= 0.3m

k= 9x109Nm2/C

a) F1 = ?


a) F1 = 9x109Nm2/C (-3x10-6C) (6x10-6C )/(0.03)2

F1= -1.8N

b) F1 =F2

c) F´=-1.8N/2.8


MATERÍA: FÍSICA


47.- Dos cargar iguales se encuentra en el aire a 20 cm de distancia y se rechazan con una fuerza

cuya magnitud es de 8x10-1 N ¿Cuánto vale cada carga?

48.-Calcular la distancia a la que se encuentran dos cargas eléctricas de 4x10-7C cada una al

rechazarse con una magnitud de 5x10-2N

FORUMULA

F= k q1 q2 / r2

q=√ Fr2 /k

DATOS


q=1.88x10-6 C

FORMULA

FORMULA


r=1.697m = 16.97 cm


MATERÍA: FÍSICA


49.- Calcular la magnitud de la fuerza de repulsión entre dos protones que se encuentran a una

distancia de 4.2x10-15m en un núcleo de cobalto

50.-una carga q1= -9 µC se encuentra a una distancia de 30cm de otra carga q3= -3µC como se

ve en la figura:

Si una carga q2 = 5µCse coloca en medio de las cargas q1 y q3, calcular la magnitud de fuerza

resultante así como su sentido.

FORMULA

F=k q1q2/r2

DATOS

SOLUCION Y RESULTADO

F=13.06 N

FORMULA

F= k q1 q2 / r2

DATOS

q1= -9 µC

q2= 5 µC

q3=-3 µC

r= 30cm= 0.3m

k= 9x109Nm2/C


F2-1 = 9x109Nm2/C (-9x10-6C) (5x10-

6C )/(0.15)2 = -600N

F3-1 = 9x109Nm2/C (-3x10-6C) (5x10-

6C )/(0.3)2 = -1500N

15cm

-

30cm

+-

q1= -9µC q2=5µC q3= -3µC


MATERÍA: FÍSICA


51.-Una carga q1= -2µC recibe una fuera de atracción debido a dos cargas : q1=-7µC y q3=-6µC

distribuidos como se muestra:

Calcular la magnitud de la fuerza eléctrica resultante que actúa sobre q1, así como el ángulo

formado respecto al eje horizontal.

FORMULA

Calcular F2-1, F3-1 y

aplicamos el teorema de

Pitágoras.

El ángulo α se determinar

función TAN.

DATOS F2-1= ? F3-1= ? Angulo= ? q1= 2µC q2=-7µC q3=-6µC r= 0.3 m k= 9x109Nm2


F2-1=9x109Nm2(7x10-6C)(2x10-

6C)/(0.3 m)2

F2-1=1.40x10-1 N

F3-1= 9x109Nm2(6x10-6C)(2x10-

6C)/(0.3m)2

F3-1=1.20x10-1 N

FR=√F22-1+ F2

3-

=√(1.40x10-1 N)2 + (1.20x10-1 N)

=1.84 N

Tan α= F3-1/ F2-1

=1.20x10-1 N/1.40x10-1 N

=40.60° respecto de la horizontal


MATERÍA: FÍSICA


52.- Determinar la magnitud de la intensidad del campo eléctrico en un pinto donde se coloca

una carga de prueba de 7uc, la cual recibe una fuerza eléctrica vertical hacia arriba cuya

magnitud es de 5x10-3 N

53.-Determinar la magnitud de la fuerza que actúa sobre una carga de prueba de 2x10-7C al

situarse en un punto en que la intensidad del campo eléctrico tiene una magnitud de 6x104N/C

54.-Calcular la magnitud de la intensidad del campo eléctrico a una distancia de 40cm de una

carga de 9uC

55.-La magnitud de la intensidad del campo eléctrico producidito por una carga es de 4x105 N/C

a 50cm de distancia de esta. ¿Cual es el valor de la carga eléctrica?

FORMULA

E= F/q

DATOS

q= 7µC

F= 5x10-3N

E = ?


E= 5x10-3N /7 x10-6C

E= 7.1x102 N/C

FORMULA

E= F/q

F= Eq


E=1.2x10-2 N

FORMULA

E= k q / r2

DATOS


E= 5.06x105N

FORMULA

E= k q / r2

.q= r2 E/ k


E= 1.1x10-5 =0.11µC


MATERÍA: FÍSICA


56.- Lla magnitud de la intensidad del campo eléctrico producido por una carga de 7µC en un

punto determinado es de 5x105 N/C ¿A que distancia del punto considerado se encuentra la

carga?

57.- Una esfera metálica de 11 cm de radio esta electrizada con una carga de 2µC que se

encuentra distribuida uniformemente en su superficie. Determina la magnitud de la intensidad del

campo eléctrico a 10cm de distancia de la superficie de la esfera.

58.- Determinar la magnitud de la intensidad del campo eléctrico en el punto medio

P entre dos puntos entre dos cargas puntuales de 5µC cada una separa da 15 cm como se indica

a continuación.

15cm

--------------------------------------------------------------------------

-

E1

.q2=µC

+

-

+

P

.q1 =5µC

E2

FORUMULA

E= k q / r2

DATOS E=5x105N/C


r=35.5 cm

FORMULA

E= k q / r2

DATOS


E= 4.8x105 N/C

DATOS

q1=2µC

q2=2µC

q3=2µC r=15cm

k= 9x109Nm2/C

FORMULA

Er= Kq/r2(q1q2)10-6C


Er= 9x109Nm2/C /0.075m2(5-5)10-6C

Er=0


MATERÍA: FÍSICA


59.- Calcular la intensidad del campo eléctrico en el punto medio P entre dos cargas puntuales

q1= -3uC y q2 = 6uC separadas a una distancia de 8cm como se ve en la figura. Determinar

también la fuerza que actuaria sobre una carga de 4uC al colocarse en el punto P.

60.- Calcular la intensidad de la corriente eléctrica en amperes y en miliamperes, si por una

sección de un conductor circulan 65 coulombs en 30 minutos.

61.- Determinar la cantidad de electrones que pasan cada 10 segundos por una sección de un

conductor donde la intensidad de corriente es de 20 mA.

62.- Calcular el tiempo requerido para que por una sección de un conductor circulen 5 coulombs;

la intensidad de la corriente eléctrica es de 5 mA.

8cm

--------------------------------------------------------------------------

-

E1

.q2=6µC

+

-

+

P

.q1 =-3µC

E2

DATOS

q1=-3µC

q2=6µC

r=8cm

k= 9x109Nm2/C

E=?

FORMULA

Er= Kq/r2(q1q2)10-6C

F=Eq


Er= 9x109Nm2/C /0.08 m2 (3-6)10-6C

Er=5.06x107N/C

F=5.06x107N/C(4x10-6C)

F= 2.02x102 N

DATOS

I=?

q=65C

t=30min=1800seg

FORMULA

I=q/t


I= 65C/1800seg= 0.036A

o.o36A = 36mA

1mA

1x10-3A



FORMULA

I=q/t

FORMULA

t=q/I

1mA

1x10-3A


MATERÍA: FÍSICA


63.- Calcular la resistencia eléctrica de 0°C de un alambre de platino de 0.5m de longitud y 0.7mm2 de área en su sección transversal.

DATOS FORMULA SUSTITUCIÓN Y RESULTADO P = 11.05X10-8Ω-m L = 0.5m=0.5x103m R= р L R= (11.05X10-8Ωm)(0.5x103m) = A = 0.7mm2 A 0.7x10-6m2 R =? R=7.89X10-2Ω

Transformación de Unidades 1m=1000mm (1m)2 = (1000mm)2 1m2 = 1x106mm2 0.7mm2x 1m2 = 0.7x10-6m2

1x106m2

64.- Determinar la longitud que debe tener un alambra de cobre enrollado de 0.5mm2 de área en su sección transversal para que 0°C su resistencia sea de 12 Ω.

DATOS FORMULA SUSTITUCIÓN Y RESULTADO

65.- Un alambre de plata tiene una resistencia de 5 Ω a 0°C ¿Cuál será su resistencia a 25°C?

DATOS FORMULA SUSTITUCIÓN Y RESULTADO R0 = 5 Ω Rt = R0 (1+ α t) Rt = 5 Ω (1+3.7x10-3°C-1 (25°C)) αAg = 3.7X10-3°C Rt = 5.46 Ω t = 25°C Rt = ? 66.- Determina la resistencia de un termómetro de platino de 500°C, si a 50°C su resistencia es de 3.8 Ω

DATOS FORMULA


MATERÍA: FÍSICA


Como desconocemos el valor de la resistencia del termómetro de platino a °C primero calculamos

R0 de la siguiente manera:

SUSTITUCIÓN Y RESULTADO

1+ α t

R0 = 3.18 Ω

Rt = 3.18 Ω (1+3.9x10-3°C-1X500°C) =

Rt = 9.8 Ω

67.- Calcular la intensidad de la corriente que pasa por una resistencia de 20Ω al conectarse a un

acumulador de 12V.

68.- Determinar la resistencia del filamento de una lámpara para que deje pasar 0.6 A de

intensidad de corriente al ser conectado a una diferencia de potencial de 120V.

69.- Por una resistencia de 10Ω circula una corriente de 2 A. ¿Cuál es el valor de la diferencia de

potencial a la que están conectados sus extremos?

70.- Calcular la resistencia de un conductor que al conectarse a una diferencia de potencial de 12V

deja pasar una corriente de 90 miliamperes.

DATOS


I=1.6A FORMULA

I=V/R


R=13.95 Ω

FORMULA

I=V/R


V=20 V

FORUMULA

I=V/R

DATOS

SUSTITUCION Y RSULTADO

R= 133.33Ω

FORMULA

I=V/R


MATERÍA: FÍSICA


71.- Determina el valor de la resistencia equivalentes de dos resistencias cuyos valores son: =

15Ω = 23Ω conectado primero en serie luego en paralelo.

72.- Calcula el valor de la resistencia equivalente de 3 resistencias cuyos valores son: = 17Ω =

12Ω = 25Ω conectados primero en serie y luego en paralelo.

r

73.- calcula el valor de la resistencia que al conectarse en paralelo con otro de 28Ω reduce la

resistencia de un circuito de 8Ω

74.- Determina la equivalencia equivalente de cuantas resistencias cuyos valores son: = 3Ω =

1Ω = 4Ω = 2Ω conectados primero en serie y luego en paralelo.

FORMULA

𝑅𝑇= 𝑅 +𝑅

𝑅𝑇=

1

𝑅1 +

1

𝑅2

DATOS

𝑅 = 15Ω

𝑅 = 23Ω


𝑅𝑇= 15Ω+23Ω= 38Ω

𝑅𝑇=

1

15𝛺 +

1

23𝛺 = 9.0 Ω

DATOS R = 17Ω R = 12Ω R = 25Ω Rt =?

FORMULA

𝑅𝑇= 𝑅 +𝑅 +𝑅

Rt = _____1_______ R1 + R2 + R3

𝑅


𝑅𝑇= 17Ω+12Ω+25Ω= 54Ω

𝑅𝑇=

1

17𝛺 +

1

12𝛺+

1

25𝛺 = 𝟓.𝟒 Ω

1

𝑅𝑇=

1

𝑅 +1

𝑅

1

𝑅 =

1

𝑅𝑇−1

𝑅

FORMULA


𝑅𝑇=

8𝛺+

8𝛺= 0.089Ω

𝐑𝟏 = 𝟏

𝟏𝟏.𝟐 Ω

DATOS

FORMULA 𝑅𝑇= 𝑅 +𝑅 +𝑅 +𝑅

𝑅𝑇=

1

𝑅1 +

1

𝑅2 +1

𝑅3+1

𝑅4

SUSTITUCION Y RESULTADO 𝑅𝑇 =10Ω 𝑅𝑇= 2.08

DATOS 𝑅 = 28Ω 𝑅𝑇= 8Ω 𝑅 = ?


MATERÍA: FÍSICA


75.- Elabora un dibujo que resistencia la conexión en serie de 3 focos de 40Ω 50Ω 60Ω

respectivamente conectados a una batería de 40v. Calcula:

a) La intensidad de la corriente que circule por el circuito

b) La caída de tensión en cada resistencia

76.-De acuerdo con el circuito electrónico representado en la siguiente figura, Calcula: a) La resistencia equivalente del circuito. b) La intensidad total de la corriente que circula por el circuito c) El valor de la intensidad de la corriente que circula por cada resistencia 77.- Siete focos de Navidad con una resistencia de 30Ωcada uno, se conecta en serie con una diferencia de potencial de 90v. Calcula:

DATOS FORMULA

𝐼𝑉

𝑅1

V1=IV1

V2=IV2

V3=IV3

𝐼 SUSTITUCION Y RESULTADO

DATOS

FORMULA 𝑅𝑇= 𝑅 +𝑅 +𝑅

𝐼𝑉

𝑅1


𝑅𝑇= = 10.71 Ω

𝐈 = 1.86v

- +

𝐑𝟏= 40Ω

𝑹𝟐= 50 Ω

𝐑𝟑= 60Ω

60Ω

40v


MATERÍA: FÍSICA


a)La resistencia equivalente del circuito b)la intensidad de la corriente que circula por cada resistencia c)La caída de tensión en cada unos de los focos

78.- Dibuja un circuito que representa 3 resistencias de 19Ω ,25Ω, y 30Ω respetivamente

conectados en paralelo a una botella de 40v. Calcula:

a)La resistencia equivalente del circuito

b)La intensidad de corriente suministrada por la batería

c)El amperaje que circula por cada resistencia

DATOS

V=40V

FORMULA

𝑅𝑇=

1

𝑅1 +

1

𝑅2 +

1

𝑅3

𝐼 =𝑉

𝑅


𝑅𝑇= 7.9Ω


MATERÍA: FÍSICA


79.- Si una batería con una fem de 12v y una resistencia interna 1Ω, se conecta a dos resistencia en serie de 5 y 10Ω respetivamente como sebe en la figura Calcula: a)La resistencia total del circuito b)La intensidad de la corriente que circula por el circuito c)La caída de tensión en cada una de las resistencias d)El voltaje real suministra la batería cuando está cerrado el circuito

80.- En cada una de las siguientes conexiones mixtas de resistencia, determina a)La resistencia equivalente de circuito b)La intensidad de la corriente total que circula por el circuito 1)DATOS FORMULA SUSTITUCION Y RESULDAO R1=60Ω Rt=R1+R2+R3+R4 Rt=60Ω+30Ω+27Ω R2=30Ω Rt = 117Ω R3=45Ω R4=70Ω I=V/R I=15V/117Ω I =0.13 A Rt=1/45+1/70

Rt =0.02+0.014

Rt=0.036

Rt =27Ω

2)DATOS FORMULA SUSTITUCION Y RESULTADO R1=2Ω Rt=R1+R2+…RN Rt=2Ω+1.28Ω+6Ω+0.5Ω+2Ω+4Ω R2=1.28Ω Rt =15.8Ω R3=6Ω R4=0.5Ω I=V/R I=12V/15.8Ω R5=2Ω I=0.75 A R6=4Ω 3)DATOS FORMULA SUSTITUCION Y RESULTADO R1=6Ω Rt=R1+R2+…RN Rt=6Ω+1.55Ω+7Ω+8Ω R2=1.55Ω Rt=22.6Ω R3=7Ω R4=8Ω I=V/R I=18V/22.6Ω I =0.8 A

DATOS

FORMULA 𝑅𝑇= 𝑅 +𝑅 +𝑅 +𝑅

𝐼𝑉

𝑅1


𝑅𝑇117Ω

𝑣=12v


MATERÍA: FÍSICA


CAPACITORES ELÉCTRICOS

Un capacitor eléctrico es un dispositivo empleado para almacenar cargas eléctricas, también se llama condensador. La capacidad o capacitancia de un condensador se mide en Faradios (F) que es la unidad derivada de capacitancia eléctrica formada por la relación entre Coulomb y Volts (V).

Matemáticamente se expresa de la forma siguiente:

C = Q

V

Donde:

C = capacidad del capacitor, en Farads (F)

Q = carga almacenada por el capacitor, en Coulombs (C)

V = voltaje entre las placas del capacitor, en volts (V)

TAREA: INVESTIGAR CAPACITORES: CERÁMICOS, ELECTROLÍTICOS,

TANTALIUM

ONDAS Y TIPOS DE ONDAS

Ondas Electromagnéticas.

Teoría de Maxwell de las ondas electromagnéticas. En 1873 el científico escocés, James Clero Maxwell, que se había interesado por los descubrimientos sobre electromagnetismo de Oersted y Faraday, demostró por medio de ecuaciones matemáticas que el movimiento de las cargas eléctricas originan un campo eléctrico y magnético que emite ondas electromagnéticas. Afirmó también que emite ondas electromagnéticas. Afirmó también que cuando se conocieran estas ondas, se observaría que tiene la misma velocidad de la luz: 300 000 km/s


MATERÍA: FÍSICA


Fuente: Rincón. Ondas electromagnéticas. 1991

El científico alemán Heinrich Hertz, creyó que si una carga eléctrica en

movimiento podía emitir las ondas electromagnéticas, ésta podía transformarse

nuevamente en cargas eléctricas.

En 1888 realizó los experimentos que demostraron la existencia de las

ondas electromagnética, las pudo producir y detectar por medio de un aparato que él

mismo construyó.

El aparato es un oscilador eléctrico.

Las ondas electromagnéticas llamadas también hertzianas, se caracterizan

por su velocidad, que es igual a la de la luz, su longitud de onda y su frecuencia no. La

frecuencia es tanto mayor cuando menor es la longitud de la onda.

Los diferentes tipos de ondas electromagnéticas que forman el espectro

electromagnético son las siguientes:

Nombre Como son detectadas

Ondas de radio Radio y televisión

Calor o rayos Radiómetro, películas

Infrarrojos Fotografías especiales

Luz visible Ojo y cámara fotográfica

Rayos ultravioleta Materiales fluorescentes,


MATERÍA: FÍSICA


Películas fotográficas.

Rayos X Películas fotográficas,

Pantallas fluorescentes.

Rayos gamma Como los rayos X

(Emitidos por el radio y otras y electroscopios.

sustancias radiactivas)

ONDAS

El movimiento ondulatorio estudia y analiza todo lo relacionado con las ondas, en cualquier estado físico de la materia, ya sea sólido, líquido o gaseoso.

Las ondas siempre han existido, ya que siempre ha existido la luz y ésta es

una onda electromagnética, y como los sonidos también producen ondas y siempre ha

habido sonidos es una prueba más de lo antes mencionado, e incluso las ondas más

notorias son las del agua y desde siempre ha existido agua. Las ondas de agua pueden

ser producidas lanzando objetos a ésta o cuando los insectos caminan sobre la

membrana de elasticidad de la misma.

Los movimientos ondulatorios pueden ser de dos tipos tomando en cuenta

como se muevan las partículas del medio: Longitudinales y transversales.

Las ondas son una propagación de vibraciones producidas

alternadamente. Cabe mencionar que una onda continua tiene como centro emisor una

fuente de la misma forma.

De acuerdo a sus características existen ondas de segunda y tercera

dimensión.

ONDAS MECÁNICAS.

“Una onda mecánica representa la forma como se propaga una vibración o

perturbación inicial, transmitida de una molécula a otra en los medios

elásticos”

El lugar de donde surgen o nacen las ondas se llama foco o centro emisor

de ondas. En este tipo de onda lo que se desplaza es ella, no las partículas del medio,

transmitiendo energía a causa de las perturbaciones provocadas en ella.

Las ondas se clasifican, de acuerdo a las características de las partículas

en movimiento, en longitudinales y transversales. Y de acuerdo a como se propagan las

ondas se clasifican en: lineales, superficiales y tridimensionales.


MATERÍA: FÍSICA


ONDAS LONGITUDINALES

Se tiene este tipo de ondas cuando las partículas del medio material vibran

paralelamente a la dirección de propagación de onda, o sea, en la misma dirección del

movimiento de la onda; generalmente oscila de arriba a abajo. Se les conoce también con

el nombre de ondas compresariales.

Se propagan en los siguientes medios: sólidos, líquidos y gaseosos.

Un ejemplo de éste tipo de onda son las sísmicas.

Ondas transversales

Este tipo de onda se presenta cuando las partículas del medio vibran o se

mueven en forma perpendicular a la dirección en que se propagó o transmite la onda.

La mayoría de ellas se propagan en medios sólidos

Algunos ejemplos de este tipo de onda son:

- La onda que se produce cuando se arroja un a piedra en un estanque.

- Al mover una cuerda de arriba hacia abajo.

- Las ondas que produce la luz.

Ondas estacionarias

Se producen cuando dos ondas se mueven en direcciones opuestas y se

interfieren. Siendo un patrón de nodos y antinodos.

Nodo es el lugar de la onda donde no hay movimiento y antinodo es el

lugar de la onda donde encontramos el movimiento máximo de ésta.

Fuente: Tippens. Nodo y Antinodo. 2001

Ondas lineales

Son las ondas que se propagan en una sola dimensión.


MATERÍA: FÍSICA


Ondas superficiales

Este tipo de ondas se propagan en dos dimensiones.

Algunos ejemplos son:

- Las ondas que producen las láminas metálicas.

- Las ondas del agua.

Ondas tridimensionales

Se propagan en todas direcciones o sea hacia todos lados.

Algunos ejemplos son:

- Las ondas producidas por la luz.

- Las ondas producidas por el calor.

- Las ondas producidas por el sonido.

Onda de sonido


MATERÍA: FÍSICA


Características de las ondas

Longitud de onda.

Es la distancia entre dos frentes o dos crestas de onda, a esta longitud se

representa con la letra griega lamda () y sus unidades de medida son metros sobre ciclo.

1

Frecuencia.

Es el número de ondas emitidas por el centro emisor en un segundo, esta

frecuencia no se altera cuando se transmite de un medio a otro, sus unidades de medida

son ciclos sobre segundo por lo tanto se mide en hertz.

Ciclos/segundos = hertz

La expresión algebraica con la cual se calcula es: F = 1

T

Periodo

Es el tiempo que transcurre al formarse un ciclo de la honda. Y un ciclo es

el tiempo que toma la onda en formar un valle y una cresta completa.

Cuando hay un móvil en movimiento circular se dice que es cuando el móvil

ha dado una vuelta completa.

El periodo es el recíproco de la frecuencia.

Su expresión algebraica es: T = 1

F

Nodo.

Es el punto donde se intersecan o cruzan, la línea de equilibrio y la onda.


MATERÍA: FÍSICA


Nodo

Elongación

Es la distancia que hay entre un punto de la onda y un punto de la línea de

equilibrio, siendo ésta perpendicular a la línea de equilibrio.

La elongación de la onda puede ser también su amplitud.

1

Amplitud de onda

Es la distancia más grande entre un punto de la onda y la línea de equilibrio, esta distancia debe ser perpendicular a la línea de equilibrio. Existen dos tipos de amplitud de onda: amplitud máxima y amplitud mínima.

- Amplitud máxima.- es la distancia que existe entre la cresta de la onda y la línea de equilibrio.

- Amplitud mínima.- es la distancia que existe entre el valle de la onda y la línea de equilibrio.

Amplitud de onda


MATERÍA: FÍSICA


Velocidad de propagación

Es la velocidad con que se propagan los frentes de onda en la misma

dirección, siendo ésta dependiente de las propiedades del medio en el que se viaja,

mientras más elástico sea mayor velocidad habrá; siendo ésta constante en cada medio.

La expresión algebraica con que se calcula la velocidad de propagación es:

V = .

T

Siendo:

V = Velocidad.

= longitud de onda.

T = Periodo.

Teniendo presente que:

T = 1

F

Siendo:

T = Periodo.

F = Frecuencia.

Entonces:

V = () (F)

En una onda transversal se utiliza la siguiente expresión algebraica para

calcularla:

V = F

m

l


MATERÍA: FÍSICA


Siendo:

F = tensión de la cuerda.

m = masa de la cuerda.

l = longitud de la cuerda.

En una onda longitudinal.

- En un medio sólido.

V = E

P

Siendo:

E = el módulo Young

P = la densidad.

- En un medio líquido.

V = B

r

Siendo:

B = módulo volumétrico.

r = radio.

- En un medio gaseoso.

V = Pr

P

V = RTr

M


MATERÍA: FÍSICA


Siendo:

r = exponente del proceso adiabático que relaciona el calor

específico de los gases a presión constante entre el calor específico a volumen constante.

P = densidad.

P = presión.

R = constante de los gases.

T = temperatura.

M = peso molecular.

PROPIEDADES DE LAS ONDAS Reflexión

Se presenta cuando encuentra un obstáculo que impide propagarse,

chocan y cambian de sentido sin modificar sus características. Las ondas al chocar

también se dice que se reflejan.

El ángulo de reflexión de la onda es igual al ángulo de choque o de

incidencia. Siendo este un ángulo del rayo de la onda incidente.

Superposición

“Es el desplazamiento que experimenta una partícula vibrante equivalente a la

suma vectorial de los desplazamientos que cada onda le produce”1

Interferencia

Este fenómeno ocurre cuando se sobreponen dos o más trenes de onda, o

cuando dos ondas pasan sobre la misma región del espacio al mismo tiempo.

Interferencia constructiva

Es cuando los dos trenes de onda tienen la misma frecuencia y longitud de

onda y con el mismo sentido; entonces la onda que resulta tiene la misma frecuencia,

pero mayor amplitud.

Interferencia destructiva


MATERÍA: FÍSICA


Ocurre cuando se sobreponen dos ondas con diferente fase y las

amplitudes se oponen entre sí.

Refracción

Es cuando pasan las ondas de un medio a otro de distinta densidad o su

velocidad es diferente, se conoce con el nombre de refracción; También cuando se tiene

el mismo medio pero en condiciones diferentes.

Difracción

Se da cuando una onda encuentra un obstáculo y lo rodea o lo contornea,

la cantidad de difracción depende de la longitud de onda y del tamaño del obstáculo.

Ondas sonoras

Estas ondas son mecánicas longitudinales, como por ejemplo las que

trasmiten el sonido que en adelante llamaremos solo sonido. El sonido se produce cuando

vibra un cuerpo con una frecuencia entre los 16 ciclos/segundo y 20 000 ciclos/segundo.

Cuando un sonido es menor de ésta frecuencia es infrasónico y cuando es mayor es

ultrasónico. El sonido se propaga a través de medios elásticos pero nunca en el vacío.

Su unidad de medida es: ciclos/segundo = hertz. Por Heinrich Hertz, que

fue el primero en emitir y recibir ondas de radio.

SONIDO Acústica

Es la parte de la física que se encarga de estudiar lo relacionado con el

sonido.

Producción del sonido

El sonido es un movimiento ondulatorio, que se transmite a través de un

medio elástico, siendo una perturbación de compresión que viaja a través de un material,

si no hay material éste no puede trasladarse, por lo tanto no hay sonido en el vacío.


MATERÍA: FÍSICA


Fenómenos acústicos

Reflexión

Se produce cuando las ondas sonoras se reflejan al chocar con un

obstáculo duro.

Eco

Se origina al reflejarse un sonido siendo la repetición de éste. Para

escuchar el eco se debe uno de esperar 0.1 segundos.

En la marina utilizan un instrumento que se llama sonar y con él miden la

profundidad del mar gracias al eco que éste aparato reporta.

Resonancia

Se da cuando la vibración de un cuerpo hace vibrar a otro o vibra el mismo

con la misma frecuencia. Las corrientes de aire pueden hacer vibrar una construcción de

tal manera que hay resonancia entre ella tanto que a veces produce su propia

destrucción.

Reverberación

Es cuando gracias al eco un sonido después de cierto tiempo aún persiste

en un local o lugar cerrado.

Propagación del sonido

Velocidad del sonido

La velocidad del sonido en el aire es de 340 m/s.

La velocidad del sonido en los gases se calcula mediante la siguiente

expresión algebraica:

V = RTr

M

Siendo:


MATERÍA: FÍSICA


r = relación de los calores específicos de los gases.

R = constante de los gases.

T = temperatura.

M = peso molecular.

La velocidad del sonido se incrementa en 0.6 m/s por cada grado

centígrado que aumenta la temperatura.

La velocidad del sonido al aire a 0º C. es de 331 m/s siendo igual que 1086

pies/segundo.

La velocidad del sonido es distinta en cada uno de los estados físicos. Por

ejemplo a una temperatura de 20 grados centígrados en:

- el aire es de 344 m/s - el agua es de 1 460 m/s - el acero es de 4 990 m/s.

Efecto Doppler

Se llama así en honor a Christian Johann Doppler, ya que fue el primero en

explicar éste efecto. El efecto Doppler es un cambio aparente en la frecuencia de un

sonido, durante el movimiento relativo entre el observador y la fuente sonora.

La fuente sonora es el lugar de donde se desprende el sonido en forma de

ondas.

El sonido cambia de acuerdo si el observador o la fuente sonora se acercan

o se alejan. Si el observador o la fuente sonora se acerca el sonido se va haciendo más

agudo y si se aleja cualquiera de los dos se va haciendo más grave.

Para calcular la frecuencia del sonido se tienen los siguientes casos:

a) Para calcular la frecuencia, cuando la fuente sonora esta en movimiento

y el observador en reposo, se tiene la siguiente expresión algebraica.

Si la fuente sonora se aleja: F’ = F V

V + v

Si la fuente sonora se acerca: F’ = F V


MATERÍA: FÍSICA


V – v

Siendo:

F’ = la frecuencia aparente escuchada por el observador, se mide

en ciclos/s.

F = frecuencia real sonido emitido por la fuente sonora, se mide en

ciclos /s.

V = velocidad del sonido en el aire, se mide en m/s

v = velocidad de la fuente sonora, se mide en m/s

b) Para calcular la frecuencia cuando el observador se encuentra en

movimiento y la fuente sonora está en reposo se tiene la siguiente expresión algebraica.

Si el observador se acerca: F’ = F (V + v)

V

Si el observador se aleja: F’ = F (V – v)

V

Siendo: F’ = frecuencia aparente escuchada por el observador, se mide en

ciclos/s.

F = frecuencia real del sonido emitido por la fuente sonora, se

mide en ciclos/s.

V = velocidad del sonido en el aire, se mide en m/s.

v = velocidad de la fuente sonora, se mide en m/s.


MATERÍA: FÍSICA


Ejemplo:

81.- “Una patrulla lleva una velocidad de 50km/h y su sirena suena con una frecuencia de

80 Hz. ¿Qué frecuencia aparente escucha un observador que esta parado?, cuando:

a) La ambulancia se acerca a él. b) La ambulancia se aleja de él. Considere la velocidad del sonido en el aire

de 340m/s.

Datos Fórmula

V = 70Km/h a) F´= F V

F = 80 Hz. V + v

F´ =?

V =340m/s b) F’ = F V

V – v

Conversión de Unidades

50 Km x 1000 m x 1 h =13.8888 m/s

h Km 3600s

Sustitución y resultados.

a) F´= 80 ciclos/s x 340 m/s = 76.8602 Hz 340 m/s + 13.88 m/s


MATERÍA: FÍSICA


b) F´= 80 ciclos/s x 340 m/s = 83.4071 Hz

340 m/s - 13.88 m/s

ÓPTICA Al estudio de las características y manifestaciones de la energía luminosa

o comúnmente llamada luz, se le denomina óptica.

La óptica estudia diversos fenómenos que se refieren al recorrido de los

rayos luminosos cuando interactúan con los diversos materiales de nuestro entorno, así

como los fenómenos que tienen relación con su naturaleza ondulatoria y su efecto al

interactuar con los átomos que forman la materia misma.

El comprender los fenómenos ópticos es de suma importancia para el ser humano, porque la luz es la que nos permite conocer el mundo, para así poder utilizar su comportamiento en aplicaciones reales que nos permitan mejorar nuestro conocimiento de la naturaleza y nuestra calidad de vida.

Justo por estas razones, el estudio de la óptica se divide en 3 temas

básicos:

Óptica física.

Óptica electrónica

Óptica geométrica. Así pues, cuando un fenómeno pueda ser explicado de acuerdo a la

naturaleza ondulatoria de la luz, corresponderá su estudio a la óptica física, como son, por

ejemplo, la interferencia, polarización y difracción de la luz.

No siempre pueden explicarse los fenómenos de acuerdo a la teoría

ondulatoria de la luz, como por ejemplo la emisión de colores por algunas sustancias. La

teoría cuántica nos dice que la luz viaje en forma de quantos o paquetes de energía

llamados fotones, que al interactuar con los electrones de la materia los promueven o

excitan a estados energéticos mayores. Al reacomodarse los electrones en sus orbítales

originales se desprenden de la energía en forma de radiación o luz con longitud de onda

determinada y específicas para cada tipo de sustancia. Estos fenómenos los estudia la

óptica electrónica.

De la óptica geométrica diremos que estudia el comportamiento de los rayos luminosos al interactuar con espejos o superficies diversas y también cuando pasa a través de diversos materiales o medios transparentes como los lentes, prismas y diversos sólidos líquidos o gases. Los rayos luminosos son emitidos o reflejados por algunos cuerpos y viajan siempre en línea recta. De acuerdo a este planteamiento, la óptica geométrica utilizará los principios fundamentales de la geometría plana para explicar las trayectorias de éstos haces de luz. Sin duda, esta parte de la óptica resultará muy familiar para el lector, porque es la que observa con mayor frecuencia en su vida cotidiana.

Recordemos que las fuentes luminosas conocidas son el sol, los focos eléctricos,

las velas y lámparas de combustión, los cerillos y fogatas por mencionar algunos. El lector deberá comprender que todas estas fuentes tienen en esencia la misma naturaleza, que despenden luz en forma de rayos luminosos y que estos son una forma de energía llamada radiación electromagnética.


MATERÍA: FÍSICA


Otros cuerpos no son fuente de luz. A estos se les llama objetos iluminados y pueden ser opacos, semiopacos y transparentes. Los cuerpos opacos no dejan pasar la luz a través de ellos y pueden o no reflejarla, como el caso de una pared. Los cuerpos traslúcidos dejan pasar parcialmente la luz y retienen o reflejan otra parte, o la luz se dispersa, como es el caso de unos lentes oscuros (lentes para el sol) y el vidrio esmerilado. Los cuerpos transparentes permiten el paso de la luz a través de

su estructura física, como es el caso de los cristales de una ventana.

Naturaleza y propiedades de la luz

Viajando un poco en la historia nos damos cuenta que la luz siempre ha inquietado al ser humano.

Muchos hombres han tratado de explicar ese fenómeno y aplicarlo para solucionar algunas de sus

necesidades, por ejemplo, se cuenta una anécdota de Arquímedes, unos 300 años antes de Cristo,

quien aprovecho sus conocimiento acerca de la propagación de la luz para quemar las naves de un

ejercito invasor. Se cuenta que formó a miles de soldados en la costa en forma de semicírculo y

con ayuda de sus escudos metálicos perfectamente pulidos, reflejó la luz del sol hacia los barcos

enemigos incendiándolos debido a la concentración de los rayos sobre un punto.

Al hacer uso de la luz con algún fin el hombre demuestra que conoce el fenómeno

muy bien, pero eso lleva sin duda un proceso, primero, se tuvo que observar el comportamiento de

este tipo de energía, para conocer las leyes que lo rigen, después se pudo utilizar para diversos

propósitos.

Los científicos de épocas pasadas sentaron los principios sobre los cuales ahora

podemos utilizar la luz en nuestras actividades actuales a la hora que lo deseemos. Newton por

ejemplo, nos presenta una hipótesis donde se presenta a la luz con una naturaleza corpuscular.

Casi literalmente decía: “la luz son multitudes de inimaginables pequeños y velocísimos

corpúsculos de varios tamaños”. Esto nos indica que la luz actúa como una partícula que viaja en

el espacio de forma similar a muchas balas disparadas por una pistola. Esto explicaba

perfectamente la propagación rectilínea de la luz, la reflexión y la refracción de los rayos luminosos

(la desviación que sufre un rayo de luz al pasar de un medio físico a otro diferente), pero no pudo

explicar otros fenómenos como la interferencia (superposición de ondas) y la difracción (rodeo que

hace una onda al encontrarse con un objeto en su trayectoria) de la luz.

Es Cristian Huygens, quien presenta una segunda hipótesis acerca de la

naturaleza de la luz, donde la describe con un carácter ondulatorio, es decir que la luz no es una

partícula, sino una onda, que viaja en el espacio dela misma manera que las ondas que se forman

en la superficie del agua al ser golpeada por un proyectil o como lo hace el sonido que viaja como


MATERÍA: FÍSICA


una vibración ondulatoria del aire. Esta segunda teoría explicaba perfectamente los fenómenos de

interferencia y difracción de la luz, pero no pudo explicar como viajaba la luz en el vacío.

Nuevamente se tuvo que pensar en una explicación y así nació el concepto de

éter2, que era, según el pensamiento de la época, una sustancia elástica e indetectable que

“llenaba” el universo y que las ondas de luz utilizaban como medio para poder transportarse.

Destacan en este campo Joung y Fresnel. El concepto no pudo sostenerse debido a que

presentaba contradicciones, pues para poder explicar la velocidad de la luz (alrededor de 300 000

Km/s) debería tener una densidad casi nula y una elasticidad casi infinita.

Tiempo después James C. Maxwell presentó una nueva hipótesis en la cual

describía a la luz como ondas electromagnéticas, que no necesitaban de un “éter” para

transportarse. Se afirmó en esa época que la luz viajaba a velocidad constante en el vacío

e independiente del sistema de referencia que se tome.

Investigando Hertz en 1887, observó un nuevo fenómeno, llamado efecto

fotoeléctrico, que es la transformación de la luz en corriente eléctrica, que se produce

cuando la luz que choca con una placa metálica provoca que los electrones del metal se

“muevan” provocando una diferencia de potencial. Este fenómeno solo puede ser

explicado si la luz es un conjunto de partículas que bombardean el metal. Albert Einstein

recibió el premio Nobel en 1921 por establecer la ley del efecto fotoeléctrico.

Nuevamente se descubrió un fenómeno interesante y complejo, llamado

radiación de cuerpo negro. Un cuerpo negro es un sistema ideal que es capaz de detener

o absorber toda la energía que le llega, en la forma que sea, como térmica o luminosa. Si

se le hace un pequeño orificio por el cual pueda escapar un poco de la radiación de su

interior se observa que sus características de emisión de radiación dependes solo de la

temperatura de sus paredes. Observaciones al respecto obligaron a Max Planck a

proponer una hipótesis nueva, que dice que la energía recibida y emitida por el cuerpo no

es continua sino discreta y directamente proporcional a su frecuencia de onda, o sea:

E = hv

Donde:

E = energía.

H = constante de PLank = 6.626 x 10-24Js

V = frecuencia

Tomando como base la idea de discontinuidad planteada, Albert Einstein

fue más allá afirmando que no sólo la emisión y la absorción de la radiación se verifican

.


MATERÍA: FÍSICA


de forma discontinua, sino que la propia radiación es discontinua. Actualmente se

describe a la luz con una naturaleza de onda y partícula a la vez, según el caso. La

concepción es eminentemente mental, no significa que sea una onda o una partícula, sino

que su comportamiento es de onda y partícula a la vez, que se conoce como dualidad

onda-partícula de la luz.

Propagación rectilínea de la luz

Viajando la luz en un mismo medio en línea recta utilizando el tiempo mínimo para hacerlo. En el vacío lo hace a una velocidad constante de 300 000 km/s. Importante es el planteamiento que nos dice que la luz viaja en forma rectilínea. Esto se puede demostrar rápidamente al observar la formación de sombras. Cuando la luz incide sobre un cuerpo opaco proyecta una sombra del objeto perfectamente definida.

El cálculo de la velocidad de la luz en el vacío y en diversos

materiales se ha realizado por método diverso, algunos mas exactos que otros. Ya en 1672 el danés Olaf Roëmer calculó la velocidad de la luz en forma

experimental. Estudió una vuelta de un satélite natural del planeta Júpiter. El se dio cuenta que mostraba variaciones según la época del año teniendo dos valores extremos. Como el satélite se encontraba girando en torno a el mismo planeta, consideró que se debía a la posición de la tierra de acuerdo a la época del año, pues la tierra se encuentra a veces mas cerca del sol y en ocasiones mas alejada. Por esta razón la luz que nos llega del satélite tardaría más tiempo en llegar al observador cuando éste se encontrase en la posición más lejana. La diferencia de tiempo debería corresponder a el tiempo que tarda en viajar la luz a través de la distancia de la órbita terrestre con respecto al sol. En esa época se había calculado el tamaño de éste diámetro en 300 millones de kilómetro, por lo que si la diferencia era de 1320 segundos se podía calcular la velocidad de la luz, el cociente nos indica que la velocidad era de 3X108 km/1320s = 227 000 km/s.

Respondiendo a los adelantos de la época, en 1907 A. Michelson

recibió el premio Nobel por haber calculado la velocidad de la luz utilizando un aparato de su invención, que consistía en un espejo y una rueda con 8 lados en los cuales se colocaban espejos. Ésta rueda giraba a velocidad conocida.

Al final y con algunos cálculos simples logró determinar la velocidad

de la luz en exactamente 299 705.49 km/s.

4.1. Intensidad luminosa

Para estudiar los fenómenos ópticos de forma sencilla, se acude a algunas simplificaciones útiles. La primera es que se considera un haz de luz al conjunto de rayos que


MATERÍA: FÍSICA


parten de una misma fuente luminosa. Por simple observación nos damos cuenta que si la fuente está muy alejada, es como si los rayos fueran paralelos. Por el contrario, si está muy cercana, parece que los rayos se emiten en forma cónica. Para efectos prácticos, se considera que así es y es llamada ley fundamental de la óptica.

Otra consideración es que las fuentes luminosas se consideran puntuales, tal como

si estuvieran concentradas en un punto, del cual emergen rayos de luz o líneas rectas en todas las direcciones.

Seguramente nos hemos dado cuenta que un foco colocado cerca de nosotros

ilumina mejor que un foco similar colocado un poco más retirado. Sin embargo la intensidad de la fuente es la misma.

La intensidad luminosa se define entonces como la cantidad de luz emitida por una

fuente de luz. En el sistema internacional (SI) la intensidad luminosa se mide en candela (cd) definida como 1/60 de la intensidad luminosa que emite 1 cm

2 de un cuerpo negro a la temperatura

del punto de fusión del platino (1 773°C). La cantidad de luz que recibe una superficie se mide en lux (Ix), que es la

iluminación producida por una candela en una superficie de 1 m2 que se encuentra a un metro de

distancia. El flujo luminoso es la cantidad de energía luminosa que llega a una superficie

colocada en forma perpendicular que atraviesa en la unidad de tiempo una superficie normal (perpendicular) a los rayos de luz.

La unidad del flujo luminoso en el SI es el lumen (lu), definida como el flujo

luminoso recibido por una superficie de 1 m2, limitada dentro de una esfera de 1 m de radio y en cuyo centro se encuentra una fuente con una intensidad luminosa de una candela durante un segundo. La potencia de una fuente luminosa se expresa comúnmente en watts. Un watt equivale a 1.1 candelas.

Como se mencionó anteriormente, la iluminación que proporciona una fuente

luminosa depende de la distancia a la que se encuentre del objeto iluminado, que se conoce como ley de iluminación, que dice que la iluminación que recibe un área determinada es directamente proporcional a la intensidad de la fuente luminosa e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa la superficie de la fuente.

Matemáticamente se expresa como:

E = I .

d2

Donde:

E = iluminación (lx)

I = intensidad de la fuente luminosa (cd)

d = distancia entre la fuente y la superficie (m)


MATERÍA: FÍSICA


Espectro electromagnético

Que la luz sea una radiación electromagnética que viaja a través del espacio con un momento ondulatorio es un concepto que debemos tener, pero es preciso definir algunos términos que se utilizan para describir éste tipo de radiaciones electromagnéticas.

entre 2 puntos de la onda que describen. Éstos puntos deben ser similares, como el caso de un

máximo y otro o de 2 mínimos, o bien la distancia recorrida por la onda entre dos puntos que están

en concordancia con la fase de la onda. La unidad es el metro. El periodo es el tiempo que tarda

una onda para recorrer la distancia de una longitud de onda. Se expresa en segundos y la

frecuencia es el inverso del período. Su unidad es el hertz. Una onda entonces, se caracteriza por

3 magnitudes: Período, frecuencia y longitud de onda.

Intensidad o brillo de la radiación es otro de los términos muy utilizados y es

proporcional al cuadrado de la amplitud de la onda. La amplitud de la onda se refiere a la altura

entre un punto máximo y la profundidad de un mínimo.

Justo en el vacío la velocidad de la luz mas exactamente medida es de 2.9979 X

108 m/s. Esta velocidad calculada es la misma para todas las radiaciones electromagnéticas,

independientemente de su longitud de onda o amplitud, pero por conveniencia se le da el nombre

universal de velocidad de la luz y se representa por la literal c.

Aquí se ha hablado acerca de la luz, de sus características de onda y partícula, de su velocidad en el vacío, de la difracción e interferencia, como si la luz no tuviera algunas diferencias.

Debemos entonces afirmar que la luz es solo una parte de la radiación electromagnética. Esta comprende una gama amplia de radiaciones que se diferencias una de otra por su longitud de onda. La longitud de onda se mide en metros y es muy grande los tipos de longitudes que existe. Las radiaciones con menor longitud de onda son mas energéticas y tienen mayor penetración, como es el caso de los rayos gamma y rayos x, capaces de atravesar la materia aún con grosores respetables (estas radiaciones son ionizantes). Las radiaciones de onda larga, tales como las señales de radio y televisión son menos energéticas y con poca penetración. En la tabla siguiente se muestra aproximadamente la posición de las radiaciones en una escala logarítmica. Nótese que la luz visible o blanca esta formada por varias radiaciones en la que la longitud de onda puede asociarse con un color.

Así pues, nuestros ojos pueden percibir solo una pequeña cantidad en la escala de longitudes de onda, entre 400 y 750 nanómetros (nm), pero es prácticamente ciego para percibir toda la escala electromagnética. Un nanómetro es igual a 10

-9metros. En algunos libros se

utiliza otra forma de medir la longitud de onda y es el ángstrom (A), que equivale a 10-10

metros.


MATERÍA: FÍSICA


Tabla radiaciones electromagnéticas

(m)

Rayos

gamma

ultravioleta

(nm)

10-13

Luz v

isib

le (

Bla

nca)

Violeta

10-11

Rayos x

400

10-10

Azul

10-9

Radiación

ultra violeta

10-8

Verde

500

10-7

Amarillo

10-6

Radiación

infrarroja

Naranja

600

10-5

10-4

Ondas de

radio y

T.V.

Rojo

10-3

microondas

700

10-2

10-1

10 infrarrojo 800

AVVQ

Color

La luz blanca está compuesta por radiaciones electromagnéticas de varias longitudes de onda

que van mezcladas y al incidir con las células de la retina del ojo, las estimula y el cerebro

puede interpretar las señales que el ojo le manda. Cada color entonces puede conceptual izarse

como radiación de una sola longitud de onda. Cuando la luz del sol (luz blanca) o de una fuente

luminosa incide sobre un cuerpo, éste de acuerdo con su composición química absorbe

determinado tipo de ondas. Otras son reflejadas porque no pueden interaccionar con la materia

en forma íntima y éstas son las responsables del color de ese material. Por ejemplo, una pared

pintada de rojo, absorbe las radiaciones de diversas longitudes de onda pero reflejas las rojas,

porque no puede absorberlas, el resultado es que el ojo las ve rojas.


MATERÍA: FÍSICA


Reflexión de la luz

La luz se refleja al incidir en la superficie de los cuerpos y cambia de dirección,

propagándose en sentido inverso, de forma similar al rebote de una bola de billar cuando es

chocada contra la banda de la mesa. Como se explicó en el tema color, las ondas de luz rebotan

en la superficie de los objetos que no pueden absorberla o dejarla pasar y gracias a ese efecto la

luz puede llegar al ojo y así el cerebro puede percibir los objetos. Esto quiere decir que si un objeto

no es iluminado permanecerá invisible, mientras que la multitud de rebotes de la luz sobre un

objeto, revelarán al cerebro humano, por medio del ojo, los detalles del objeto.

La reflexión regular tiene lugar cuando la superficie es lisa completamente, como es el caso de un

espejo. Un espejo entonces puede definirse como una superficie pulimentada que refleja

ordenadamente los rayos de luz. Por esta razón un espejo puede reflejar la imagen de otro objeto,

mientras que los objetos rugosos solo pueden reflejar su propia imagen. El punto donde un haz de

luz (rayo incidente) choca con un espejo se llama punto de incidencia y el haz de luz reflejado (rayo

reflejado) formará un ángulo determinado con una línea imaginara perpendicular al espejo (normal)

que recibe el nombre de ángulo de reflexión. Por su parte, el ángulo formado por el rayo incidente y

la normal se llama ángulo de incidencia

El ángulo de incidencia (θ1) es el formado por el rayo incidente (R1) y la normal (N). El ángulo de reflexión (θ2) es el que forma la normal (N) y el rayo reflejado (R2). Con la ayuda de estos conceptos podemos ahora anunciarse las leyes de la reflexión.

LEYES DE LA REFLEXIÓN

Primera ley de la reflexión

El rayo incidente (R1), la normal (N) y el rayo reflejado (R2) se encuentran sobre un mismo plano.

Segunda ley de la reflexión


MATERÍA: FÍSICA


El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión. Matemáticamente se expresa así:

1 = 2

4.2. Refracción de la luz

Se llama refracción de la luz al cambio de dirección que le ocurre a un haz de luz cuando atraviesa la superficie de dos medios o materiales transparentes que tienen naturalezas diferentes. Un ejemplo es cuando la luz pasa del aire al agua, cuando pasa a través de lentes, del ojo humano, de instrumentos ópticos como el microscopio y el telescopio.

La velocidad con que la luz se propaga en el vacío es constante, pero al interactuar con medios materiales diversos, modifica su velocidad, siendo un poco menor. Por ejemplo, en el vidrio común la velocidad es de cerca de 200 000 km/s, mientras en el agua de unos 225 000 km/s.

Indice de refracción absoluto

Si aplicamos el concepto anterior, se puede definir el índice de refracción absoluto como la relación entre la velocidad de la luz en el vacío (c) y la velocidad (v) de la luz en el medio (n). Matemáticamente se expresa como:

n = c

v

Donde:

n = índice de refracción absoluto.

c = velocidad de la luz en el vacío.

v = velocidad de la luz en el medio.


MATERÍA: FÍSICA


Dado que la velocidad de la luz es siempre constante y máxima en el vacío, la relación siempre debe ser menor de 1.

Índice de refracción relativo

Cuando la luz viaja de un del medio material a otro, la relación entre las velocidades de la luz en medios (v1 y v2) se define como el índice de refracción relativo (n12). Matemáticamente se expresa como:

n12 = v1

v2

Donde:

n12 = índice de refracción relativo.

v1 = velocidad de la luz en el medio 1.

v2 = velocidad de la luz en el medio 2.

y en términos de índices de refracción absolutos:

c

n12 = n1 = n2

c n1

n2

Donde:


MATERÍA: FÍSICA


n12 = índice de refracción relativo.

n1 = índice de refracción del medio 1.


c = velocidad de la luz en el vacío.

En el caso de ésta segunda ecuación, el valor del índice de refracción relativo puede tomar valores mayores o menores de 1. si el índice de refracción n12 es mayor de 1 significa que la luz se mueve más rápido en el medio 1 que en el 2.

Leyes de la refracción

Análogamente a las leyes de reflexión, las leyes de refracción pueden expresarse utilizando los conceptos de rayo incidente, normal y ángulo refractado, siendo éste último el ángulo formado entre el rayo refractado y la normal a la superficie de los medios en cuestión. La figura siguiente lo muestra gráficamente.

Al igual que las leyes de la reflexión, las de la refracción poseen un fundamento experimental. Junto con los conceptos de rayo incidente (R1), normal (N) y ángulo de incidencia (R2), es necesario considerar ahora el rayo refractado y

el ángulo de refracción o ángulo () que forma la normal y el rayo refractado.

LEYES DE LA REFRACCIÓN

Primera ley de la refracción.

El rayo incidente (R1), la normal (N) y el rayo refractado (R2), se encuentran en el mismo plano.


MATERÍA: FÍSICA


Segunda ley de la refracción (Ley de Snell).

El seno del ángulo de incidencia () y el seno del ángulo de

refracción () son directamente proporcionales a las velocidades de la luz en los medios 1 y 2, por lo tanto a los índices de refracción. Matemáticamente se expresaría así:

sen Θ1 = n2 ó n1sen Θ1 = n2sen Θ2

sen Θ2 n1

Donde:



Θ1 = ángulo de incidencia.

Θ2 = ángulo de reflexión.

El índice de refracción es mayor cuando la densidad del material aumenta, pues la luz encuentra más resistencia o dificultad para propagarse. La tabla siguiente muestra los índices de refracción de algunas sustancias comunes.

Material Índice de

Refracción

(n)

Material Índice de

refracción

(n)

Acetona 1.36 Jarabe de sacarosa 80% 1.49

Agua a 20º C 1.33 Lucita 1.5

Aire a tpn 1.00 Poliestireno 1.55

Benceno 1.50 Polietileno 1.53


MATERÍA: FÍSICA


Cloruro de sodio 1.54 Zafiro 1.77

Cuarzo fundido 1.46 Vidrio crown 1.52

Diamante 2.42 Vidrio flint denso 1.90

Disulfuro de carbono 1.63 Vidrio flint normal 1.65

Etanol 1.36 Vidrio óptico 1.52

Jarabe 30% sacarosa 1.38 Vidrio pyrex 1.51

Fluoruro de sodio 1.33 Yoduro de metileno 1.74

Vieyra. Tabla de índices de refracción

INTERFERENCIA Las fuentes de luz que emiten ondas de luz de la misma longitud de onda

fuentes emisoras coherentes. Estas fuentes pueden producir un fenómeno llamado

interferencia.

T. Young descubrió el efecto mencionando que si dos haces de luz llegan al mismo plano, sus ondas sumarán sus efectos (superposición de las ondas) y si llegan desfasados, para obtener el valor de su efecto combinado se suman algebraicamente.

La interferencia se utiliza en forma práctica para mejorar la intensidad de la luz trasmitida, sobre todo en instrumentos ópticos como por ejemplo en lentes, cámaras y microscopios. A los lentes antirreflejantes se les coloca una capa de una sustancia química del mismo espesor que la longitud de onda, creando una interferencia destructiva, por lo que los reflejos “no se ven”.

Difracción

La radiación electromagnética viaja siempre en línea recta, pero cuando encuentra un obstáculo en su camino o cuando pasa por una abertura pequeña, ocurre un fenómeno que consiste en que los rayos se curvan un poco, hecho que corrobora la naturaleza ondulatoria de la luz. A éste fenómeno se llama difracción.

Polarización

Los cristales están formados por átomos ordenados perfectamente, formando redes o estructuras geométricas con acomodos uniformes. Se podría


MATERÍA: FÍSICA


decir que los cristales están formados por canales paralelos de átomos ordenados. La luz pasa fácilmente a través de los canales en el sentido de acomodo de éstos, pero se cortará éste flujo si lo hace en sentido perpendicular a éste acomodo cristalino. El resultado es que el cristal permitirá el paso solo de un tipo de ondas, pero dejará fuera las que no puedan fluir por la estructura del cristal. A éste tipo de ondas se les denomina polarizadas y al cristal que produce el fenómeno se le llama polarizador plano.

Imágenes

Generalmente la luz que procede de una fuente o de un objeto iluminado llega a nuestros ojos y estimula las células de la retina debido a que es enfocada por la córnea. En otras palabras ha sufrido transformaciones debidas a los fenómenos ópticos de reflexión y refracción. Al chocar la luz con una superficie forma una imagen. Todos los aparatos ópticos desde un simple espejo hasta las complicadas cámaras de fotografía digital proporcionan imagen formada por luz que proviene de un objeto o fuente luminosa.

Pero la formación de estas imágenes se rigen por leyes concretas y puede ser manipulada a conveniencia porque se conoce bien el fenómeno. Estas leyes que relacionan a los objetos con sus imágenes, son estudiadas por la óptica geométrica, sobre todo si las imágenes son obtenidas por sistemas o aparatos ópticos. El análisis debe hacerse en forma matemática, que se basa en la propagación rectilínea de la luz y las leyes de reflexión y refracción, ayudada de diagramas de rayos o haces luminosos. Sin embargo no debemos perder de vista que no es un tema teórico sino que pueden observarse los fenómenos en forma práctica.

ESPEJOS

Los espejos, como ya se mencionó, son superficies pulimentadas que reflejan los rayos de luz casi en su totalidad. Estos espejos pueden tener formas y tamaños diversos y por lo tanto también utilidades variadas. Sin embargo, estudiaremos 3 tipos de espejos que son los más comunes y utilizados por el ser humano en los aparatos ópticos de uso cotidiano. El espejo plano y los espejos esféricos.

Como su nombre lo indica, una superficie reflejante plana es un espejo plano. Los espejos

esféricos son esferas reflejantes o superficies que resultan cuando una esfera reflejante

es cortada por un plano. Estos espejos esféricos pueden a su vez, ser clasificados en 2

grupos, los cóncavos y los convexos. Un espejo cóncavo tiene la superficie reflejante en

la cara interior de la esfera, mientras que el convexo la tiene en la parte externa de la

esfera (ver figura de la derecha).

GEOMETRÍA ÓPTICA DE ESPEJOS PLANOS Las imágenes formadas por un espejo plano se basan en las leyes de la

reflexión. Para el caso de una fuente de luz puntual (P) que produce un rayo incidente RI


MATERÍA: FÍSICA


sobre un punto de incidencia (I), la formación de su imagen (P’) en el espejo plano (EE’)

estará situada al otro lado del espejo a igual distancia de este (d’) que de la

correspondiente distancia espejo-fuente (d). La línea imaginaria que uniría PP’ será

siempre perpendicular al espejo y paralela a la normal (N) (Observe la figura siguiente).

Si se aplican las consideraciones anteriores para todas y cada una de las fuentes de luz que tiene un objeto determinado, se deduce que se formaría una imagen simétrica del objeto (P’) con respecto al plano del espejo (EE’).

Esta imagen no estará formada por luz, sino por prolongaciones imaginarias en la parte de atrás del espejo, por lo que decimos que es una imagen no real, o virtual, pero con las mismas características que el objeto original (no invertida o directa y del mismo tamaño (sin aumento A, t = t’ o A = 1).

Regla general para espejos planos.

La imagen formada en un espejo plano es virtual, directa y del mismo tamaño que el objeto original.

Matemáticamente la regla se expresaría de la manera siguiente:

Para espejos planos:

- La distancia espejo-objeto es igual a la distancia objeto-imagen.

d = d’

- Imagen directa y virtual.

t = t’

por lo que:

A = t’ = 1

t

Donde:

A = aumento

Geometría óptica de espejos esféricos


MATERÍA: FÍSICA


Los espejos (E) esféricos tienen características diferentes a los espejos planos, por lo que definiremos algunas características antes de enfrentar la geometría óptica en éstos.

Centro de curvatura (C).

Es el centro de la esfera que constituye el espejo. Aún cuando el espejo sea una porción de ésta esfera, tomaremos el centro de la esfera completa.

Radio de curvatura (R).

Es el radio de la esfera o bien la distancia C-E.

Vértice del espejo (V)

Es el centro del espejo.

Eje principal

Es la línea recta que une C con V.

Foco

Es un punto del eje por el que pasan todos los rayos reflejados que inciden paralelamente al eje. Se encuentra en el punto medio entre el centro de curvatura y el vértice.

Cuando un rayo incidente pasa por el centro de curvatura, el rayo reflejado recorre el mismo camino, pero en sentido inverso debido a que la incidencia es normal o perpendicular.

Imagen virtual

Es aquella que aparentemente se forma por luz proveniente de la fuente pero que en realidad los rayos de luz no pasan por ella y no pueden proyectarse sobre una pantalla.

Imagen real

Es aquella que se forma por rayos de luz que pasan por ella y por lo tanto pueden proyectarse sobre una pantalla.


MATERÍA: FÍSICA


Reversibilidad de los rayos.

Cuando un rayo incide paralelamente al eje principal, el rayo reflejado pasa por el foco, de la misma manera uno que pasa por el foco rebotará paralelo al eje principal.

Geometría óptica de espejos cóncavos.

Para los espejos esféricos la distancia entre el foco y el vértice del espejo es igual a la distancia entre el foco y el centro de curvatura. Matemáticamente se expresa así:

f = R

2

Donde:

f = distancia focal (distancia foco (F)- vértice del espejo (V)).

R = radio de curvatura del espejo.

En el primer caso, la imagen que se forma entre F y C, es real, invertida y de menor tamaño que el objeto (A<1).

Cuando el objeto se encuentra en el centro de curvatura, la imagen es real, invertida y del mismo tamaño que el objeto.

Para el caso donde el objeto de esta entre C y F, la imagen se encuentra mas allá del centro de curvatura, es real, invertida y de mayor tamaño que el objeto (A>1).

Cuando el objeto esta en el foco (F), todos los rayos son paralelos al eje principal y no se forma imagen o bien la imagen es formada en el infinito.

Para el caso donde el objeto esta entre F y V, la imagen será virtual (atrás del espejo), directa y de mayor tamaño que el objeto (A>1).

Geometría óptica de espejos convexos.

Para espejos convexos no importa la distancia del objeto al vértice del espejo. La imagen formada siempre es virtual, directa y menor que el objeto.


MATERÍA: FÍSICA


TAREA: investiga las ecuaciones para la geometría óptica de los espejos esféricos. (anéxalo al final del cuadernillo, en orden progresivo de los temas).

Tamaño de la imagen en espejos esféricos.

El tamaño de las imágenes en los espejos esféricos suele ser diferente a la

del objeto original. La ecuación siguiente se aplica para conocer el aumento o disminución

de la imagen con respecto al tamaño del objeto.

Tamaño de la imagen.

A = y’ o bien A = - q

y p

En una imagen directa A tendrá un valor positivo, mientras que una imagen invertida A tendrá un valor negativo.

Para la aplicación de las ecuaciones anteriores hay que hacer las consideraciones siguientes: Las distancias p y q siempre serán positivas para objetos e imágenes reales y por consiguiente negativas para el caso de imágenes y objetos virtuales. El radio de curvatura siempre es positivo, y la distancia focal f es positiva para espejos cóncavos y negativa para espejos convexos. Estos valores no modifican el signo original de las ecuaciones mostradas con anterioridad, pero si pueden modifícale el signo del resultado numérico.

El nombre de espejos divergentes se aplica también para espejos convexos y el nombre convergentes para los espejos cóncavos.

Ejemplos:

85.- Encuentre la posición en que se forma la imagen de un objeto localizado a 4 cm. de

un espejo convexo que tiene una longitud focal de 3 m.

Como:

p = 4m y f = -3m (longitud negativa porque el espejo es divergente).

q = pf = (4m)(-3m) = -4m2 = -4 m

p-f 4m – (-3m) 7m 7


MATERÍA: FÍSICA


La distancia es: -4 m y como es negativa entonces la imagen es virtual.

7

86.- Encuentre la longitud focal (f) de un espejo convergente con un radio de curvatura de

3m.

f = R

2

f = +3

2

f = 1.5 m

f es positiva porque el espejo es convergente.

87.- Si un objeto se coloca a 4 m del vértice del espejo convergente con radio de

curvatura igual a 3 m y “f” igual a +1.5, ¿dónde se formará la imagen y de que tipo será?

Como: 1 + 1 = 1 ; entonces q = pf .

p q f p-f

q = (4m)(1.5m) = 6m2 = 6 m

4m – 1.5m 2.5m 2.5

Se formará a 6 m y será una imagen real debido a que “q” es positiva.

2.5

GEOMETRÍA ÓPTICA DE LENTES

Tarea: investiga los tipos de lentes (pega y dibuja cada uno de ellos) y realiza una síntesis de las lecturas.


MATERÍA: FÍSICA


PRACTICAS TECNOLOGICAS

Practica: EQUILIBRIO TÉRMICO

COMPETENCIA DISCIPLINAR EXTENDIDA: Hace explicita las formas de transmisión del calor.

INTRODUCCIÓN

En termodinámica lo mismo que en mecánica, un estado de equilibrio en un sistema, es aquel en el que no hay tendencia a un cambio. Decimos también que dos sistemas están en equilibrio térmico si no existe transferencia neta de energía térmica cuando se ponen en contacto. Cuando se vierte agua caliente en un vaso de cristal, el vaso se calentará rápidamente hasta que éste y el agua lleguen a la misma temperatura. Si nadie toca el vaso con agua, éste se enfriará lentamente hasta llegar a la temperatura ambiente. Esto significa que todos los sistemas físicos tienden a establecer un equilibrio termodinámico, en otras palabras, todos los sistemas tienden a alcanzar la misma temperatura. De esta experiencia simple se concluye una Ley fundamental de la naturaleza llamada Ley Cero de la termodinámica, que dice: "Si dos sistemas están en equilibrio térmico con un tercer sistema, están en equilibrio térmico entre sí". Esta ley nos lleva a otra conclusión importante: si no hay transferencia de energía térmica entre dos sistemas, es que tienen la misma temperatura. No existen límites para las temperaturas elevadas, sin embargo, la temperatura mínima posible es el cero absoluto.

EQUIPO, MATERIAL Y REACTIVOS

• 4 vasos de precipitados de 250 ml.

• Agua.

• 2 Termómetros de mercurio.

• Hielo.

• Cuchara.

Refrigerador.

• Fuente de calor.

• Soporte universal.


MATERÍA: FÍSICA


• Anillo con presa de sujeción.

• Probeta graduada

CUESTIONARIO

1. ¿Podríamos asegurar que todos los cuerpos tienden a equilibrase térmicamente? ¿Por qué?

2. ¿Todo el Universo se está equilibrando térmicamente? ¿Por qué?

3. Todos los átomos que conforman un cuerpo, ¿están en equilibrio térmico?

4. ¿Cuándo dices que dos cuerpos están a la misma temperatura?

5. Investiga, el significado de sistema y medio ambiente en termodinámica.

6. Enuncia la ley cero de la termodinámica.

7. Explica qué relación existe entre la ley cero, y un refrigerador funcionando

METODOLOGÍA EXPERIMENTAL

1.- Vierte 200 mL de agua en uno de los vasos de precipitados Monta el arreglo experimental como se muestra en la figura y calienta el agua hasta que alcance una temperatura aproximada de 70 °C.

2. Con mucho cuidado vierte el agua en otro de los vasos, después de unos segundos toca el vaso.

3. Con ayuda de los termómetros efectúa las siguientes mediciones:

T agua =

Tambiente =

4. Toma ahora 2 cubos de hielo y deposítalos en el tercer vaso de precipitados, después de unos segundos, toca el vaso y efectúa las siguientes mediciones:

T. hielo en vaso =

T. ambiente=

5.-Compara la temperatura del vaso con la temperatura ambiente.


MATERÍA: FÍSICA


6. Vierte aproximadamente 200 ml de agua de la llave en otro vaso de precipitados y mide su temperatura.

T. agua =

7. Colócalo en el congelador de un refrigerador (si no hay en la escuela verifícalo en tu casa).

8. Anota la temperatura ambiente y la que indica el termostato del refrigerador (si no da la lectura considera una aproximada).

•T ambiente =

•T termostato =

RESULTADO Y OBSERVACIÓN

1. Inmediatamente después de vaciar el agua caliente en el vaso de precipitados, si tocas la superficie de éste, ¿qué sientes?

2. ¿Dirías que están en equilibrio térmico?

3. Si dejas un tiempo prolongado el vaso con el agua, sin alterarlo, ¿el sistema alcanza el equilibrio con el medio ambiente?

4. Después de dejar el hielo en el vaso, toca el vaso inmediatamente; ¿qué sientes?

5. ¿Estarán entrando en equilibrio térmico el vaso y el hielo?

6. Después de un tiempo prolongado sin alterar el sistema, se observa que el hielo se funde. Entonces, ¿llegarán nuevamente a equilibrarse con el ambiente?

7. ¿Qué ocurriría sí la temperatura ambiente fuera de -10 °C?

8. Si se deja un tiempo prolongado el vaso con agua en el congelador, ¿qué pasará con el agua y el vaso? ¿Están en equilibrio térmico con el congelador?

9. Si desconectaras el refrigerador, ¿qué pasaría con el congelador, el vaso y el agua?

CONCLUSIONES.


MATERÍA: FÍSICA


PRACTICA: DILATACIÓN LONGITUDINAL DE LOS CUERPOS SÓLIDOS

COMPETENCIA DISCIPLINAR EXTENDIDA: Conocer la importancia que sucede cuando se le aplica calor a los cuerpos sólidos

INTRODUCCIÓN

Dar al estudiante un panorama general del tema de la práctica y la posible aplicación en la vida cotidiana. Debe ser concreta, coherente y de fácil asimilación para el estudiante. En el medio ambiente se encuentran cuerpos sólidos que es necesario estudiar cuando sufren un cambio de temperatura.

EQUIPO, MATERIAL Y REACTIVOS

3 Tubos metálicos

1 Indicador

1 Cubeta para recoger gotas

1 Regla metálica

2 Varillas de soporte, 50 cm

2 mordazas dobles

1 Pinza universal

1 Erlen Meyer 50 ml.

1 Termómetro

CUESTIONARIO

1. ¿Que se observa cuando se calienta el tubo metálico?

2. ¿Porqué es utiliza (acero) en combinación con el hormigón y ningún otro material?

3. ¿Por qué motivo se dejan pequeños espacios libres entre los rieles de los

ferrocarriles?


MATERÍA: FÍSICA


METODOLOGÍA EXPERIMENTAL

1.- Fijar el Erlenmeyer por medio de la mordaza doble y de la pinza universal (introducir aproximadamente 40 ml. de agua.

2.- Sujetar el dispositivo de indicación (perforación central final.

3.- Fijar la mordaza con el tubo de aluminio y el dispositivo de presión del indicador.

RESULTADO Y OBSERVACIÓN

CONCLUSIONES.

NOTA: LAS DEMÁS PRÁCTICAS SERÁN INVESTIGADAS POR EL ALUMNO.

EVALUACIÓN SUMATIVA

88. Carol se esta refiriendo a la magnitud física que indica que tan caliente o fría es una sustancia respecto de un objeto que se toma como base o patrón, dicha magnitud es:

a) El calor b) Energía interna

c) Calor latente

d) Temperatura.


MATERÍA: FÍSICA


89. Mario explica que los cambios de temperatura afectan el tamaño de los objetos, ya que la mayoría de ellos.

a) Manifiestan una dilatación irregular.

b) Se contraen al calentarse y se dilatan al enfriarse

c) Incrementan considerablemente su energía potencial

d) Se dilatan al calentarse y se contraen al enfriarse

90. Javier expresa que la dilatación cúbica se diferencia de la dilatación lineal porque además implica un incremento de:

a) Área b) Energía cinética

c) Energía mecánica

d) Volumen

91. Irene indica que la magnitud física que se define como la cantidad que necesita un gramo de sustancia para elevar su temperatura a un grado centígrado es:

a) Capacidad calorífica

b) Calor especifico.

c) Calor de vaporización

d) Calor latente

92. Francisco explica que cuando en una habitación se localiza una silla de metal y una de madera, se presenta la siguiente situación:

a) La silla de metal tiene diferente temperatura

b) La silla de metal tiene una menor temperatura

c) La silla de madera tiene mayor temperatura.

d) Las dos sillas tienen la misma temperatura.

93. Lilia les platica a sus amigos cuando envase lleno de un liquido se introduce al congelador y se olvida sacarlo, se congela y se rompe el envase debido a la dilatación.

a) Lineal de líquido.

b) Superficial de los cuerpos.

c) Irregular del agua.

d) Del estado liquido

Instrucciones: completa de manera breve los enunciados

94. Toda carga eléctrica, positiva o negativa, tiene un potencial eléctrico debido a su capacidad para realizar trabajo sobre otras:


MATERÍA: FÍSICA


95. La corriente eléctrica se origina por el movimiento o flujo de:

96. Nombre que se le da a la corriente eléctrica que se caracteriza por que los electrones se mueven en el mismo sentido, es decir; de negativo a positivo.

97. Nombre de la magnitud física que indica la cantidad de carga eléctrica que pasa por cada sección de un conductor en un segundo.

98. A la oposición que presenta un conductor al paso de la corriente eléctrica o flujo de electrones, se le da el nombre de:

99. ¿Qué sucede con el valor de la resistencia eléctrica de un conductor cuando se duplica la superficie de su sección transversal?

100. ¿en que unidad se mide la resistencia eléctrica?

101. La ley de ohm señala que la intensidad de corriente eléctrica que pasa por un conductor eléctrico en un circuito cerrado es directamente proporcional a la diferencia de potencial o voltaje aplicado a sus extremos, e inversamente proporcional a:


MATERÍA: FÍSICA


102. En todo circuito eléctrico existe una resistencia, un voltaje y:

103. Si se conectan cinco focos y por estos circula la misma corriente eléctrica, se trata de una conexión en:

104. Si se conectan tres focos y la corriente eléctrica se divide entre estos, pero los tres reciben el mismo voltaje, se trata de una conexión en:

105. El dispositivo que transforma la energía química en eléctrica es:

Instrucciones: anota una V en el paréntesis si el enunciado es verdadero., o

una F si es falso.

98. ( ) una batería es un agrupamiento de dos o mas pilas unidas en serie o en paralelo.

99. ( ) cuando las resistencias se conectan en paralelo, se unen por sus extremos una a continuación de la otra, de manera que la intensidad de corriente que pasa por una sea la misma en las demás.

100. ( ) un circuito en serie se caracteriza porque el circuito se desconecta totalmente si se abre en cualquier punto.

101. ( ) la resistencia total de un circuito en paralelo se calcula con la expresión:

=

1

1 +

1

2 +

1

3

INSTRUCCIONES: ANOTA “V” E EL PARENTESIS DE LA IZQUIERDA SI EL ENUNCIADO ES

VERDADERO Y “F” SI ES FALSO

102. ( ) Beatriz señala que un átomo es eléctricamente neutro, pero puede ganar

electrones y quedar con carga negativa, o bien perderlos y adquirir carga

positiva.

103. ( ) Cuauhtémoc comenta que cargas del mismo signo se atraen y cargas de

signo contrario se rechazan


MATERÍA: FÍSICA


104. ( ) Rocío indica que los objetos se pueden electrizar por frotamiento, contacto

e inducción.

105. ( ) Juan dice que el electrón y todos los objetos electrizados tienen a su

alrededor un campo eléctrico, pero solo si se encuentran en movimiento.

106. ( ) Martha argumenta que toda carga eléctrica, ya sea positiva o negativa,

tiene un potencial eléctrico debido a su capacidad para realizar trabajo

sobre otras cargas.

107. ( ) Daniel expresa que un circuito eléctrico es un sistema en el cual la

corriente fluye por un conductor en una trayectoria completa debido a una

diferencia de potencial.

108. ( ) Nora manifiesta que una batería eléctrica es un agrupamiento de dos o

más pilas unidas en serie o en paralelo.

109. ( ) Tomas dice que la resistencia de un alambre conductor es mayor si es

mayor es su área de sección transversal.

110. ( ) Isidro indica que el circuito en paralelo se caracteriza porque se

desconecta totalmente si se abre en cualquier punto de dicho circuito.

Instrucciones: Responde de manera clara y breve

111. Describe utilizando un ejemplo de tu vida cotidiana como cargas eléctricamente un cuerpo físico y que significa que tenga carga eléctrica.

112. Explica que harías para descargar un objeto cargado eléctricamente.

113. Explica como demostrarías ante tus compañeros la ley de coulomb

114. Describe que es el campo eléctrico y dibuja el campo eléctrico producido por dos cargas de diferente signo.


MATERÍA: FÍSICA


115. Explica que entiendes por una corriente eléctrica y de que depende su mayor o menor intensidad

116. Escribe dos ejemplos de materiales que conozcas que sean buenos conductores de la electricidad y dos que sean malos conductores.

117. Dibuja una conexión a una fuente de voltaje de tres focos eléctricos en: serie b) paralelo.

118. Describe que sucede con la intensidad de la corriente eléctrica en un circuito eléctrico conectado en serie si incrementas: a) el voltaje b)la resistencia.

119. Describe como funciona un foco eléctrico de los que tienes en tu casa.

120. Describe tres ejemplos de tu vida cotidiana en los cuales se observa o aplique el efecto joule

121. ¿Qué tema de este semestre resulto mas interesante y por que?

122. ¿Qué propones para obtener una mayor participación del grupo o para lograr mejores resultados en el aprendizaje de la física?


MATERÍA: FÍSICA


Instrucciones: resuelve los siguientes planteamientos

123. Una carga de 5 nanocoulombs se encuentra en el aire a 0.2 m de otra carga de 6 nanocoulombs. Calcula: a)¿Cuál es la magnitud de la fuerza eléctrica entre ellas? b) ¿cual seria la magnitud de la fuerza eléctrica entre ellas si tuvieran sumergidas en aceite? Dato: Ɛaceite=2.8

Datos fórmula despeje sustitución resultado

124. Una esfera metálica cuyo diámetro es de 30 cm esta electrizada con una carga de 13 microcoulombs distribuida uniformemente en su superficie. Calcula cual es la magnitud de la intensidad de campo eléctrico a 9 cm de la superficie de la esfera.


125. Determina la intensidad de la corriente eléctrica en amperes y en miliamperes, si por una sección de un conductor circulan 27 coulombs en 23 minutos.



MATERÍA: FÍSICA


126. Un termómetro de platino tiene una resistencia de 27 ῼ a200 °C, determina su resistencia a 600 °C.


127. Determina el voltaje aplicado a una resistencia de 19 ῼ si por ella fluyen 5.79 A:


128. Determina la resistencia equivalente de tres resistencia cuyos valores son: R1= 12 ῼ, R2=22 ῼ, R3=15 ῼ, conectadas en: a) serie b)paralelo. Dibuja también el diagrama para cada caso.



MATERÍA: FÍSICA


129. Un foco de 60 w. se conecta a una diferencia de potencial de 120v. calcula: a)la intensidad de corriente eléctrica que circula por el filamento b) el valor de la resistencia del filamento c)la energía eléctrica en Kw-h que consume el foco durante una hora con 15 minutos d)el costo de la energía eléctrica consumida si un Kw-h cuesta $0.8.


130. Por el embobinado de un cautín eléctrico circula una intensidad de corriente de 7A. Al estar conectado a un voltaje de 120V. calcula la cantidad de calor que genera en 1.3 minutos.



MATERÍA: FÍSICA


131. Dos capacitores de 5 y 7 pF se conectan en serie a una batería de 12V. calcula: a) la capacitación equivalente de la combinación b) la carga eléctrica depositada en cada capacitor c) la diferencia de potencial de cada capacitor.


Instrucciones: completa de manera breve los enunciados

132. Alicia explica ante sus compañeros que Oersted descubrió que alrededor de un conductor por el cual circula una corriente electrica, se forma un.

133. Rebeca afirma que cuando existe movimiento relativo entre un conductor eléctrico y las línea de flujo de un campo magnético se producen.


MATERÍA: FÍSICA


134. Mario demuestra que el aparato que transforma la energía eléctrica en energía mecánica es el:

135. Efraín explica que el nombre que se le da a la propiedad que tienen los objetos llamados imanes de atraer hierro, níquel y cobalto es.

136. El equipo formado por Angélica y sus compañeros, demuestra que cuando un imán se rompe en varios trozos, cada trozo será un:

137. Olivia y Ricardo demuestran ante sus compañeros que la inducción electromagnética es un fenómeno que ellos mismos pueden producir, cuando hacen que exista una variación del flujo magnético al efectuar el movimiento relativo entre un conductor eléctrico y un:

138. El equipo en el cual seta Silvia, demuestra ante el grupo que de acuerdo con la ley del electromagnetismo o ley de inducción de Faraday, la intensidad de la corriente inducida que producen en un circuito eléctrico es directamente proporcional a la rapidez con que cambia el:

139. Pilar expone que el electroimán se utiliza en varios aparatos o dispositivos, por ejemplo en:


MATERÍA: FÍSICA


140. Daniel dibuja el campo magnético que se produce entre dos polos iguales y para ello utiliza las llamadas líneas de:

141. Rocío explica que para elevar o disminuir el voltaje en un circuito de corriente alterna se utilizan los:

142. ¿Cómo demostrarías ante tus compañeros y compañeras: a) funcionamiento de una brújula b) que no existen polos magnéticos separados.

143. Escribe tres ejemplos de tu vida cotidiana en los cuales obtengas beneficios directos debido a la aplicación de electromagnetismo.

144. Describe dos daños que se producen al ambiente, que para ti sean relevantes y sean el resultado de la generación de energía eléctrica.

Instrucciones generales:

a) Fecha de entrega de este cuadernillo viernes 19/junio/2015 grupos: tsb-21, tlq-21 y tI-21; para tlq-22 miércoles 17/junio/2015. (3 puntos)

b) Aplicación de examen oral para todos los grupos inicio: 15 al 30 de junio de 2015. (4 puntos)

c) Fecha limite para entrega de reporte de prácticas. (3 puntos). d) Punto extra (evidencias grabadas de los experimentos en clase).

cbt no2 isaac guzmÁn valdÍvia, … · propicia que el estudio de la fisica resulte ameno e...

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