YPF-CM2010-cuadernillo para ingreso-01-F+¡sica

ESCUELA DE COMPANY MAN .

Módulo Ingreso

MATERIAL PREPARATORIO

“INTRODUCCIÓN A LA FÍSICA”

ESCUELA DE COMPANY MAN-2010 MÓDULO DE INGRESO EjesTemáticos/contenidos/ejercitaciones/autoevaluaciones

NOVIEMBRE/09

MI-FIS

ESQUEMA Y SECUENCIA DE TRABAJO POR CADA ÁREA DEL CONOCIMIENTO DEL MÓDULO DE INGRESO COMO MATERIAL PREPARATORIO AL EXAMEN APUNTES TEÓRICO-PRÁCTICOS A

EJE TEMÁTICO 1

CONTENIDO 1 CONTENIDO 2 CONTENIDO 3

EJERCITACIÓN 1 EJERCITACIÓN 2 EJERCITACIÓN 3

E

U T

1

O E

X A M E

V A

N

A

EJE TEMÁTICO 2

CONTENIDO 4 CONTENIDO 5 CONTENIDO 6

EJERCITACIÓN 4 EJERCITACIÓN 5 EJERCITACIÓN 6

D

U T

2

E

O E V

I

A

N G

A

EJE TEMÁTICO 3

CONTENIDO 7

EJERCITACIÓN 7

U T O

CONTENIDO 8

EJERCITACIÓN 8

E V

3

R E S O

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ESTRUCTURA DE ORGANIZACIÓN DEL MATERIAL PREPARATORIO PARA EL EXAMEN DE INGRESO DE LA ESCUELA COMPANY MAN YPF 2010

1.- EJES TEMÁTICOS Y CONTENIDOS BÁSICOS DE MATEMÁTICA / FÍSICA Y HABILIDADES DE PENSAMIENTO PARA EXAMEN INGRESO ECM YPF

2- MATERIAL CON SELECCIÓN DE APUNTES CON LA TEORÍA QUE AVALA LOS EJES Y CONTENIDOS BÁSICOS PARA EXAMEN INGRESO ECM YPF

3- EJERCITACIONES QUE SIRVEN DE APLICACIÓN PARA LOS CONTENIDOS COLOCADOS EN LOS APUNTES DE 2.La resolución de problemas es una parte fundamental en un material de ingreso ya que proporciona medios poderosos para el entendimiento de los conceptos allí involucrados. Los ejercicios de aplicación les permitirán afianzar los conocimientos, destrezas y procedimientos que se han aprendido a partir de la solución de las situaciones problemáticas. Es decir por medio de ellos fijarán los conocimientos y se adiestrarán en las técnicas utilizadas en la resolución de los problemas.

4- EVALUACIÓNES QUE RETOMAN ASPECTOS TEÓRICOS Y PRÁCTICOS DE LOS ÍTEMS ANTERIORES (2.-y 3.-) CUMPLIENDO

EL OBJETIVO DE SER UNA

AUTOEVALUACIÓN PARA QUE EL CANDIDATO PUEDA COTEJAR SU GRADO DE COMPRENSIÓN, FIJACIÓN E INTERPRETACIÓN DE LOS TEMAS TRATADOS. EN ESTE PUNTO SE CUENTA CON LAS RESPUESTAS PARA CONTROLAR CON LOS RESULTADOS OBTENIDOS.-

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ÁREA: MI-FIS – INTRODUCCIÓN A FÍSICA 1. OBJETIVOS: a. Repasar las leyes fundamentales de los gases, líquidos y sólidos mediante la formulación de sus conceptos básicos. b. Aplicar los conceptos básicos y principios fundamentales de la física mediante la resolución de cálculos y situaciones problemáticas. c. Contribuir al desarrollo del análisis y la abstracción de casos. 2. EJES TEMÁTICOS y CONTENIDOS: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Pasaje de Unidades Hidrostática Neumostática Cinemática Estática Dinámica-Leyes de Newton Trabajo, Potencia y Energía Termometría

3. DESARROLLO EJES TEMÁTICOS y CONTENIDOS: Eje Temático Nº 1 – Pasaje de Unidades “Algo fundamental en Física es medi, por ello es una ciencia EXACTA” Una unidad de medida es una cantidad estandarizada de una determinada magnitud física. En general, una unidad de medida toma su valor a partir de un patrón o de una composición de otras unidades definidas previamente. Las primeras se conocen como unidades básicas o fundamentales, mientras que las segundas se llaman unidades derivadas. Un conjunto consistente de unidades de medida en el que ninguna magnitud tenga más de una unidad asociada es denominado sistema de unidades. Sistema Internacional de Unidades También conocido como sistema métrico, establece las unidades que deben ser utilizadas internacionalmente. Fue creado por el Comité Internacional de Pesos y Medidas con sede en Francia. Estableció 7 magnitudes fundamentales y creó los patrones para medirlas: Longitud, Masa, Tiempo, Intensidad eléctrica, Temperatura, Intensidad luminosa y Cantidad de sustancia

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Tipos de unidades de medidas (fundamentales y derivadas) Unidades de Capacidad, Densidad, Energía, Fuerza, Longitud, Masa, Peso específico, Potencia, Presión, Superficie, Temperatura, Tiempo, Velocidad, Viscosidad, Volumen y Eléctricas. Unidades métricas y anglosajonas: Equivalencias Longitud 1 kilómetro

1000 metros

1 metro

1000 milímetros

1 metro

100 centímetros

1 metro

10 decímetros

1 pulgada

25,4 milímetros

1pie

0,3048 metros

1 yarda

0,9144 metros

1 milla

1,609344 kilómetros

Superficie 1 pulgada cuadrada

6,4516 centímetros cuadrados

1 pie cuadrado

0,092903 metros cuadrados

1 yarda cuadrada


1 milla cuadrada

2,589988 kilómetros cuadrados

1 acre


1 acre

0,404866 hectáreas

1 metro cuadrado

10000 centímetros cuadrados

1 metro cuadrado

1000000 milímetros cuadrados

1 hectárea

10000 metros cuadrados

1 kilómetro cuadrado

1000000 metros cuadrados

Volumen/Capacidad 1 pulgada cúbica

16,387 centímetros cúbicos

1 pie cúbico

0,028317 metros cúbicos

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1 yarda cúbica

0,764 metros cúbicos

1 milla cúbica

4,1682 kilómetros cúbicos

1 onza líquida(UK)

28,4130 mililitros

1 onza líquida(US)

29,573 mililitros

1 galón(UK)

4,546 litros

1 galón(US)

3,785412 litros

1 pinta(UK)

0,568261 litros

1 pinta(US)

0,473176 litros

1 cuarto de galón(UK)

1,136523 litros

1 cuarto de galón(US)

0,946353 litros

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Masa 1 onza

28,349523 gramos

1 libra

0,453592 kilogramos

1 tonelada(UK)

1016,05 kilogramos

1 tonelada(US)

907,18474 kilogramos

1 tonelada(UK)

1,016047 toneladas (métricas)

1 tonelada(US)

0,907185 toneladas (métricas)

Velocidad 1 milla por hora

1,609344 kilómetros por hora

1 pie por segundo

0,3048 metros por segundo

1 metro por segundo

3,6 kilómetros por hora

1 kilómetro por segundo

3600 kilómetros por hora

Fuerza 1 libra-fuerza

4,44822 newtons

1 kilogramo-fuerza

9,80665 newtons

1 tonelada-fuerza

1000 kilogramos-fuerza

1 libra-fuerza

0,453592 kilogramos-fuerza

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Presión 1 libra-fuerza por pulgada cuadrada 6,89476 kilo pascales (PSI) 1 libra-fuerza por pulgada cuadrada(PSI) 0,0703069 kilogramos-fuerza por centímetro cuadrado 1 kilogramo-fuerza cuadrado 1 tonelada-fuerza cuadrada(UK)

por

por

centímetro

pulgada

14,2233 libras-fuerza por pulgada cuadrada(PSI)

15,4443 mega pascales

1 atmósfera

10,1325 newtons por centímetro cuadrado

1 atmósferas

14,695942 libras-fuerza por pulgada cuadrada

Energía 1 caloría

4,1868 julios

1 vatio-hora

3,6 julios

1 kgm

9,8 joule

1 kgm

9,8 x 10 7 erg

Potencia 1 caballo de vapor

0,7457 kilovatios

1 HP

75 kgm/s

1 HP

736 Watt

Eje Temático Nº 2 – Hidrostática Masa La masa de un cuerpo es la cantidad de materia que lo forma, tiene el merito de ser tangible. La unidad de medida es Gramo masa. Lo intangible es por ejemplo la justicia, las ideas, la belleza, etc. Fuerza La fuerza se puede definir como una magnitud vectorial capaz de deformar los cuerpos (efecto estático), modificar su velocidad o vencer su inercia y ponerlos en movimiento si estaban inmóviles. Suele ser común hablar de la fuerza aplicada sobre un objeto, sin tener en cuenta al otro objeto con el que está interactuando; en este sentido la fuerza puede Página 7

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definirse como toda acción o influencia capaz de modificar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo (imprimiéndole una aceleración que modifica el módulo, dirección, o sentido de su velocidad), o bien de deformarlo. • • • •

Sist. Internacional (Newton) (0.102 Kg→) Sist. Técnico (Kilogramo fuerza (Kg→) o Kilopondio (Kgf) o Gramo fuerza (gf)) Sist. Cegesimal (DINA) Sist. Anglosajón (Libra fuerza (lbf))

Presión En física y disciplinas afines la presión es una magnitud física que mide la fuerza por unidad de superficie, y sirve para caracterizar como se aplica una determinada fuerza resultante sobre una superficie. Cuando sobre una superficie plana de área A se aplica una fuerza normal F de manera uniforme y perpendicularmente a la superficie, la presión P viene dada por: P=F/A • • • • •

En el Sistema Internacional de Unidades (SI) la presión se mide en una unidad derivada que se denomina pascal (Pa) que es equivalente a una fuerza total de un newton actuando uniformemente en un metro cuadrado En el sistema técnico gravitatorio por ej: Kilogramo fuerza por centímetro cuadrado (kgf/cm2) En el sistema técnico de unidades por ej: Metro de columna de agua (m.c.a.), unidad de presión básica de este sistema En el sistema ingles por ej: PSI o Libra fuerza por pulgada cuadrada (lbf/in2) Otras unidades por ej: Atmósfera, Milímetro de mercurio, bar, etc.

Peso específico El peso específico cualquiera de una sustancia se define como su peso por unidad de volumen. Se calcula al dividir el peso de la sustancia entre el volumen que ésta ocupa. Pe = P / V

o

Pe = ρ. g

Donde: Pe = peso especifico P = es el peso de la sustancia V = es el volumen que la sustancia ocupa ρ = es la densidad de la sustancia g = es la aceleración de la gravedad Como bajo la gravedad de la Tierra el kilopondio equivale, aproximadamente, al peso de un kilogramo, esta magnitud tiene el mismo valor numérico que la densidad. Página 8

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Densidad La densidad, simbolizada habitualmente por la letra griega ρ y denominada en ocasiones masa específica, es una magnitud referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen, y puede utilizarse en términos absolutos o relativos. En términos sencillos, un objeto pequeño y pesado, como una piedra o un trozo de plomo, es más denso que un objeto grande y liviano, como un corcho o un poco de espuma. La densidad de referencia habitualmente es la densidad del agua líquida cuando la presión es de 1 atm y la temperatura es de 4 °C. En esas condiciones, la densidad absoluta del agua es de 1000 kg/m3, es decir, 1 kg/L. Presión hidrostática Un fluido pesa y ejerce presión sobre las paredes, sobre el fondo del recipiente que lo contiene y sobre la superficie de cualquier objeto sumergido en él. Esta presión, llamada presión hidrostática, provoca, en fluidos en reposo, una fuerza perpendicular a las paredes del recipiente o a la superficie del objeto sumergido sin importar la orientación que adopten las caras. Si el líquido fluyera, las fuerzas resultantes de las presiones ya no serían necesariamente perpendiculares a las superficies. Esta presión depende de la densidad del líquido en cuestión y de la altura a la que esté sumergido el cuerpo y se calcula mediante la siguiente expresión: P = ρ.g.h

ó P = Pe.h

P = presión hidrostática ρ = densidad del líquido g = aceleración de la gravedad (en metros sobre segundo al cuadrado); h = altura del fluido (en metros). Pe = Peso específico Presión absoluta y relativa En determinadas aplicaciones la presión se mide no como la presión absoluta sino como la presión por encima de la presión atmosférica, denominándose presión relativa, presión normal, presión de gauge o presión manométrica. Consecuentemente, la presión absoluta es la presión atmosférica más la presión manométrica (presión que se mide con el manómetro). P = ρ.g.h + Po ó P = Pe.h + Po Po = presión externa al líquido (Ej.: presión atmosférica) Ley Fundamental de la Hidrostática La diferencia de presiones entre dos puntos de un mismo líquido es igual al producto del peso específico del líquido por la diferencia de niveles.

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Vasos comunicantes es un nombre que recibe un conjunto de recipientes comunicados inferiormente que contiene un líquido; se observa que cuando el líquido está en reposo alcanza el mismo nivel en los recipientes, sin influir la forma y volumen de estos ni el tipo de líquido. Principio de Pascal Es una ley enunciada por el físico y matemático francés Blaise Pascal (1623-1662) que se resume en la frase: «el incremento de presión aplicado a una superficie de un fluido incompresible (líquido), contenido en un recipiente indeformable, se transmite con el mismo valor a cada una de las partes del mismo».

La prensa hidráulica es una máquina simple (que utiliza este principio) semejante a la palanca de Arquímedes, que permite amplificar la intensidad de las fuerzas y constituye el fundamento de elevadores, prensas, frenos y muchos otros dispositivos hidráulicos de maquinaria industrial. Como P1 = P2, si reemplazamos F1/S1 = F2/ S2, por lo tanto F1 = F2 (S1/S2) Principio de Arquímedes El principio de Arquímedes es un principio físico que afirma que un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido estático, será empujado con una fuerza ascendente igual al peso del volumen de fluido desplazado por dicho objeto. Viscosidad Es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales. Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal, en realidad todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula una aproximación bastante buena para ciertas aplicaciones. Caudal Normalmente se identifica con el flujo volumétrico o volumen que pasa por un área dada en la unidad de tiempo. Menos frecuentemente, se identifica con el flujo másico o masa que pasa por un área dada en la unidad de tiempo. Página 10

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Q = Av

ó

Q = V/ t

A = área de la sección atravesada v = velocidad del flujo al atravesar un área determinada V = volumen del fluido que atraviesa una sección dada. t = tiempo que ese volumen atraviesa la sección dada. Eje Temático Nº 3 – Neumostática Ley de Boyle-Mariotte La Ley de Boyle-Mariotte (o Ley de Boyle), formulada por Robert Boyle y Edme Mariotte, es una de las leyes de los gases ideales que relaciona el volumen y la presión de una cierta cantidad de gas mantenida a temperatura constante. La ley dice que el volumen es inversamente proporcional a la presión: PV = k , donde k es constante si la temperatura y la masa del gas permanecen constantes. Cuando aumenta la presión, el volumen disminuye, mientras que si la presión disminuye el volumen aumenta. El valor exacto de la constante k no es necesario conocerlo para poder hacer uso de la Ley; si consideramos dos situaciones de presión y volumen diferentes en un recipiente de volumen variable, manteniendo constante la cantidad de gas y la temperatura, deberá cumplirse la relación: P1V1 = P2V2 Eje Temático Nº 4 – Cinemática “Un cuerpo esta en movimiento con respecto a un sistema de coordenadas elegido como fijo, cuando sus coordenadas varían a medida que transcurre el tiempo” Velocidad Se denomina velocidad al cociente entre la distancia recorrida y el tiempo empleado para recorrerla. Es una magnitud vectorial (medida-dirección-sentido) Movimiento Rectilíneo Uniforme Un movimiento es uniforme cuando el móvil recorre distancias iguales en tiempos iguales. Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado El movimiento es variado cuando la velocidad no es constante, y uniformemente variado cuando experimenta variaciones iguales de velocidad en lapsos iguales de tiempo. Página 11

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Aceleración Se llama aceleración al cociente entre una variación de velocidad y el tiempo en que se produce. Caída libre La caída en el vacío es un movimiento uniformemente variado. Movimientos Compuestos La velocidad resultante de un movimiento compuesto de velocidades que no tienen la misma dirección, esta representada por la diagonal del paralelogramo que tiene por lados la velocidad. Movimiento Circular Uniforme Un movimiento circular es uniforme cuando el móvil describe ángulos iguales en tiempos iguales. Movimiento Circular uniformemente Variado Se llama movimiento circular uniformemente variado aquel cuya velocidad experimenta variaciones iguales en tiempos iguales. Aceleración Angular Es el cociente entre la variación de velocidad angular y el tiempo en que se produce. Eje Temático Nº 5 – Estática La Estática es la parte de la mecánica que estudia el equilibrio de fuerzas, sobre un cuerpo en reposo. La estática proporciona, mediante el empleo de la mecánica del sólido rígido, solución a los problemas denominados isostáticos. En estos problemas, es suficiente plantear las condiciones básicas de equilibrio, que son: • El resultado de la suma de fuerzas es nulo. • El resultado de la suma de momentos respecto a un punto es nulo. Estas dos condiciones, mediante el álgebra vectorial, se convierten en un sistema de ecuaciones; la resolución de este sistema de ecuaciones, es resolver la condición de equilibrio. Existen métodos de resolución de este tipo de problemas estáticos mediante gráficos, heredados de los tiempos en que la complejidad de la resolución de sistemas de ecuaciones se evitaba mediante la geometría, si bien Página 12

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actualmente se tiende al cálculo por ordenador. Cuando se aplica una fuerza ya que es una magnitud vectorial hay que indicar: punto de aplicación, dirección, sentido y medida o intensidad. Suma de fuerzas

Cuando sobre un cuerpo o sólido rígido actúan varias fuerzas que se aplican en el mismo punto, el cálculo de la fuerza resultante resulta trivial: basta sumarlas vectorialmente y aplicar el vector resultante en el punto común de aplicación.

Otro ejemplo más complejo:

Uno de los principales objetivos de la estática es la obtención de esfuerzos cortantes, fuerza normal, de torsión y momento flector a lo largo de una pieza, que puede ser desde una viga de un puente o los pilares de un rascacielos.

Eje Temático Nº 6 – Dinámica-Leyes de Newton Principio de Inercia ¿Por qué en algunos choques las personas son despedidas del vehículo a través del parabrisas? De la misma forma ¿por qué un jinete en un caballo de salto si este ultimo frena bruscamente ante la valla el jinete pasa limpiamente sobre esta? ¿Por qué si vamos en un auto y este gira bruscamente sentimos una fuerza en dirección a la parte externa de la curva? Podemos decir que “los cuerpos en movimiento tienden a seguir en movimiento” Ahora bien si me encuentro en un colectivo detenido y el conductor acelera bruscamente ¿Qué ocurre? ¿Por qué un mago quita el mantel con un brusco tirón y las cosas que hay en la mesa no caen?

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¿Sabe cómo se produce el knock-out? Podemos decir que “los cuerpos en reposo tienden a seguir en reposo” Analicemos que ocurre en un ascensor…….. Fuerza: es todo aquello que tiende a modificar la velocidad de un cuerpo Un cuerpo solo permanecerá en su estado (movimiento rectilíneo uniforme o reposo) cuando sobre el no actúe ninguna fuerza o la sumatoria de fuerzas en el sea igual a cero. Definición del Principio de Inercia: “Si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza, o actúan varias que se anulan ente si, entonces el cuerpo esta en reposo o bien en movimiento rectilíneo uniforme”. Principio de Masa La masa de un cuerpo es la cantidad de materia que lo forma. La importancia del concepto de masa radica en que esta estrechamente vinculado con el concepto de inercia, también con la fuerza y con la aceleración que la fuerza provoca. Por ej: ¿por qué cuesta más empujar un auto grande que uno pequeño? Podemos decir: “A mayor masa mayor inercia” Tomemos este ejemplo si en Comodoro Rivadavia (latitud 45° S) tengo un litro de agua pesara 1000 g, en cambio en el Polo Sur (latitud 90° S) pesara 1002 g, y en el Ecuador (latitud 0°) pesara 997 g. ¿Por qué? Ahora bien si hacemos la siguiente relación

Este cociente se mantiene invariable ya que el mismo no representa otra cosa que la MASA del cuerpo (agua en este caso). Se llama masa de un cuerpo, al cociente entre su peso y la aceleración de la gravedad en el lugar que se lo pesa.

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M = P/g = 1 Kg→ / 9,8 m/seg2 = 0,102 Kg→ /m/seg2 = 0,102 UTM Ejemplo: Calcular la masa de un hombre que pesa 70 Kg→ M = P/g = 70 Kg→ / 9,8 m/seg2 = 7,14 Kg→ /m/seg2 = 7,14 UTM Ejemplo: ¿Cuanto esa un UTM? P = M * g = 1 UTM * 9,8 m/seg2 = 9,8 Kg→ /m/seg2 * m/seg2 = 9,8 Kg→ Ejemplo: ¿Cuál es tu propia masa? Ejemplo: En la Luna la aceleración de la gravedad es de 1,67 m/seg2 ¿Cuánto pesaría usted en la luna? Ejemplo: ¿Cuánto pesaría en el Sol si la aceleración de la gravedad es 28 veces mayor que en la tierra? Kilogramo-masa es la masa de un cuerpo llamado kilogramo-patrón que se halla en Francia Kilogramo-fuerza es el peso de un cuerpo llamado kilogramo-patrón que se halla en Francia cuando se lo pesa a 45° de latitud y al niv el del mar. Por definición sabemos que el kilogramo-patrón tiene un kilogramo-masa y pesa un kilogramo-fuerza. Por lo que: M = P/g = 1 Kg→ / 9,8 m/seg2 = 0,102 Kg→ /m/seg2 = 0,102 UTM Por lo tanto 0,102 UTM = 1 Kg (kilogramo masa, no tiene la flechita) Recíprocamente = 1 UTM = 9,8 Kg Ejemplo: Calcular la masa en Kg (masa) de un hombre que pesa 70 Kg→ M = P/g = 70 Kg→ / 9,8 m/seg2 = 7,14 Kg→ /m/seg2 = 7,14 UTM Como 1 UTM = 9,8 Kg M= 7,14 UTM= 7,14 * 9,8 Kg = 70 Kg (masa) “en este ejemplo hay que tener cuidado de sacar conclusiones de que la masa y el peso es lo mismo”. Ahora bien la fuerza aplicada a un cuerpo puede vencer su inercia y le comunica una determinada aceleración ¿Qué relación existe entre la fuerza aplicada, la masa de un cuerpo y la aceleración que adquiere? a=F/m

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Definición del Principio de Masa: “La aceleración que adquiere un cuerpo bajo la acción de una fuerza es directamente proporcional a la fuerza e inversamente proporcional a su masa”. Ejemplo: sobre un cuerpo de 5 UTM se aplica una fuerza de 10 Kg→ ¿Que aceleración adquiere? a = F / m = 10 Kg→ /5UTM a = 10 Kg→ /5 Kg→ /m/seg2 = 2 m/seg2 Ejemplo: Calcular la fuerza que a un cuerpo de 6 Kg de masa le imprime una aceleración de 3 m/seg2 Aquí puedo calcularlo reemplazando 6Kg por 6 * 0,102 UTM = 0,612 UTM F = m * a= 0,612 UTM * 3m/seg2 F = 1,836 Kg→ O bien hacer F = m * a= 6 Kg * 3m/seg2 = 18 Kg.m/seg2 = 18 N “como conclusión final compare las diferencias entre densidad y peso especifico” Principio de Acción y Reacción ¿Qué sucede cuando se dispara un arma? ¿Qué sucede cuando un patinador empuja una pared? ¿Qué ocurre en un bote cuando queremos acercarnos o alejarnos de la orilla? Definición de Acción y Reacción: “Siempre que un cuerpo ejerce una fuerza (acción) sobre otro, este reacciona con una fuerza igual y opuesta, aplicada sobre el primero (reacción)”. Definición de Impulso: Se llama impulso I→ aplicado por una fuerza F→ durante un lapso de tiempo ∆t , al producto de esa fuerza por el lapso de tiempo aplicado. I→ = F→ * ∆t Definición de Cantidad de Movimiento: Se llama cantidad de movimiento p→ de una masa m al producto de la masa por la velocidad v→ p→ = m * v→

“la cantidad de movimiento en un sistema aislado es constante”

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Eje Temático Nº 7 – Trabajo, Potencia y Energía Trabajo “Diremos que un hombre o una maquina realiza un trabajo cuando vence una resistencia a lo largo de un camino” •

En el caso de una fuerza constante y trayectoria rectilínea, el trabajo es el producto de la fuerza por la distancia que recorre

Fuerza paralela a una trayectoria rectilínea.

•

En el caso de una fuerza oblicua constante y trayectoria rectilínea, el trabajo es el producto de la fuerza por la distancia que recorre y por el coseno del ángulo que forman ambas magnitudes vectoriales entre sí.

El trabajo es una magnitud física escalar, y se representa con la letra (del inglés Work) o (de Labor) para distinguirlo de la magnitud temperatura, normalmente representada con la letra . En termodinámica, se realiza trabajo cuando un gas se expande o comprime. La presión ejercida al pasar de un volumen A a otro B. El trabajo, en general, depende de la trayectoria y, por tanto, no constituye una variable de estado. La unidad básica de trabajo en el Sistema Internacional es el newton × metro que se denomina julio (joule en inglés), y es la misma unidad que mide la energía. Por eso, se entiende que la energía es la capacidad para realizar un trabajo, o que el trabajo provoca una variación de energía.

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Unidades de trabajo Sistema Internacional de Unidades • •

Kilojulios, 1000 julios Julio, unidad básica de trabajo en el SI

Sistema técnico de unidades • • • •

Termia internacional (también th), 106 cal Kilocaloría (kcal), 10³ cal Caloría internacional (cal), unidad básica de este sistema Kilopondímetro (kpm)

Sistema cegesimal •

Ergio, 10-7 julios

Sistema técnico inglés •

pie-libra (ft·lb)

Otras unidades • •

Kilovatio-hora Caloría termoquímica (calTQ)

Idea del Joule: es el trabajo que se realiza al levantar 98 gramos (fuerza) un metro de altura. Idea del Erg: es el trabajo que realiza un mosquito en ascender 1 centímetro. Potencia Dos chicos realizan una apuesta quien levanta más rápido una pesa de 20kg hasta la altura de 5 metros, gana el primero que tarda 10 segundos ya que el otro tardo 15 segundos. Los dos aplicaron una fuerza de 20 kilogramos, ambos realizaron el mismo trabajo T= F x d 20 Kg x 5 m = 100 Kgm La única diferencia fue el tiempo que emplearon para realizar el mismo trabajo, por lo que diremos que el primer chico empleo más POTENCIA que el segundo. Por definición: “Se llama Potencia (desarrollada por un hombre o maquina) al cociente entre el trabajo efectuado y el tiempo empleado en realizarlo.” Potencia = Trabajo / Tiempo Unidades de Potencia Unida de Potencia = unidad de trabajo/unidad de tiempo = Kilográmetro / segundo Unidad MKS de Potencia • Watt = joule / segundo • HP equivalencia 1 HP = 75 Kgm/seg • KW Página 18

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Energía El término energía (del griego νέργεια/energeia, actividad, operación; νεργóς/energos=fuerza de acción o fuerza trabajando) tiene diversas acepciones y definiciones, relacionadas con la idea de una capacidad para obrar, transformar o poner en movimiento. En física, «energía» se define como la capacidad para realizar un trabajo. En tecnología y economía, «energía» se refiere a un recurso natural y la tecnología asociada para explotarla y hacer un uso industrial o económico del mismo. Física clásica En mecánica: • • •

Energía mecánica, que es la combinación o suma de los siguientes tipos: Energía cinética: debido al movimiento. Energía potencial la asociada a la posición dentro de un campo de fuerzas conservativo como por ejemplo:

Energía potencial gravitatoria Energía potencial elástica, debida a deformaciones elásticas. También una onda es capaz de transmitir energía al desplazarse por un medio elástico.

En electromagnetismo se tiene: •

Energía electromagnética que se compone de: o Energía radiante o Energía calórica o Energía potencial eléctrica, véase potencial eléctrico.

En termodinámica: • •

Energía interna, suma de la energía mecánica de las partículas constituyentes de un sistema Energía térmica, Se le denomina energía térmica a la energía liberada en forma de calor, obtenida de la naturaleza (energía geotérmica), mediante la combustión

Física relativista clásica En relatividad: •

Energía en reposo es la energía debida a la masa, según la conocida fórmula de Einstein E=mc2.

Unidades de medida de energía La unidad de energía en el Sistema Internacional de Unidades es el Julio, que equivale a Newton x metro.

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Otras unidades: •

• • • • • •

Caloría. Es la cantidad de energía térmica necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua de 14,5 a 15,5 grados Celsius. Un julio equivale aproximadamente 0,24 calorías. Termia, prácticamente en desuso, es igual a 1.000.000 de calorías o a 1 Mcal Kilovatio hora (kWh) usada habitualmente en electricidad. Y sus derivados MWh, MW•año Tonelada equivalente de petróleo = 41.840.000.000 julios = 11.622 kWh. Tonelada equivalente de carbón = 29.300.000.000 julios = 8.138,9 kWh. Electronvoltio (eV) Es la energía que adquiere un electrón al ser acelerado por una diferencia de potencial en el vacío de 1 Voltio. 1eV = 1.602176462 × 10-19 julios BTU, British Thermal Unit, 252,2 cal = 1.055 julios

Eje Temático Nº 8 – Termometría La termometría se encarga de la medición de la temperatura de cuerpos o sistemas. Para este fin, se utiliza el termómetro, que es un instrumento que se basa en la propiedad de dilatación de los cuerpos con el calor. Un termómetro debe alcanzar el equilibrio térmico antes de que su medición sea correcta. Para poder construir el termómetro se utiliza el Principio Cero de la Termodinámica que dice: "Si un sistema A que está en equilibrio térmico con un sistema B, está en equilibrio térmico también con un sistema C, entonces los tres sistemas A, B y C están en equilibrio térmico entre sí". Propiedades termométricas Una propiedad termométrica de una sustancia es aquella que varía en el mismo sentido que la temperatura, es decir, si la temperatura aumenta su valor, la propiedad también lo hará, y viceversa(es directamente proporcional). Lo que se necesita para construir un termómetro, son puntos fijos, es decir procesos en los cuales la temperatura permanece constante. Ejemplos de procesos de este tipo son el proceso de ebullición y el proceso de fusión. Los puntos generalmente utilizados son el proceso de ebullición y de fusión del agua, durante los cuales la temperatura permanece constante. Unidades Relativas •

Grado Celsius (°C). Para establecer una base de med ida de la temperatura Anders Celsius utilizó (en 1742) los puntos de fusión y ebullición del agua. Se considera que una mezcla de hielo y agua que se encuentra en equilibrio con aire saturado a 1 atm está en el punto de fusión. Una mezcla de agua y vapor de agua (sin aire) en equilibrio a 1 atm de presión se considera que está en el punto de ebullición. Celsius dividió el intervalo de temperatura que existe entre éstos dos puntos en 100 partes iguales a las que llamó grados centígrados °C. Sin embargo en 1948 fueron renombrados grados Celsius en su honor; así mismo se comenzó a utilizar la letra mayúscula para denominarlos. Página 20

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•

Grado Fahrenheit (°F). Toma divisiones entre los pu ntos de congelación y evaporación de disoluciones de cloruro amónico. Es una unidad típicamente usada en los países anglosajones.

Unidad Absoluta Las escalas que asignan los valores de la temperatura en dos puntos diferentes se conocen como escalas a dos puntos. Sin embargo en el estudio de la termodinámica es necesario tener una escala de medición que no dependa de las propiedades de las sustancias. Las escalas de éste tipo se conocen como escalas absolutas o escalas de temperatura termodinámicas. •

Kelvin (K) El Kelvin es la unidad de medida del SI. La escala Kelvin absoluta es parte del cero absoluto y define la magnitud de sus unidades, de tal forma que el punto triple del agua es exactamente a 273,16 K.

Aclaración: No se le antepone la palabra grado ni el símbolo º. EJERCITACIÓN: Eje Temático Nº 1 – Pasaje de Unidades 1) -

Unidades de Longitud 23 cm. a Km.: 0.00023 Km o 2.3 x 10-4 Km 0, 54 dm a dam: 0.00054 dam o 5.4 x 10-3 dam 59 Km. a hm: 590 hm 45 pulg. a cm.; 114.3 cm 2 pies a pulg. :24 pulg

2) -

Unidades de Superficie 45 m2 a cm2: 450000 cm2 25 cm2 a pulg2: 3.875pulg2 56 m2 a pie2: 602.78 pie2 89 pulg2 a pie2: 0.618 pie2 4,57 m2 a cm2: 45700 cm2

3) -

Unidades de Volumen 44 m3 a cm3: 4400000 cm3 1000000 mm3 a m3: 0.001 m3 999 cm3 a dm3: 0.999 dm3 1,001 m3 a dm3: 1001 dm3 793 mm3 a cm3: 0.793 cm3

4) -

Unidades de Fuerza 33 Kg-Fuerza a Newtons: 323.4 Newtons 3567 g-Fuerza a libra: 7.86 libras 1 tonelada a libra: 2204.62 libras Página 21

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1000 Newtons a Kg-Fuerza: 9800 Kg-Fuerza 890 libras a g-Fuerza: 403696.88 g-Fuerza

5) Unidades de Presión - 300 libras-fuerza por pulgada cuadrada a kilopascales: 2066.8 kilopascales - 0,34 toneladas-fuerza por pulgada cuadrada (UK) a megapascales: 5.174 megapascales - 300 atmósferas a newtons por centímetro cuadrado: 3037.38 newtons por centímetro cuadrado - 825 atmósferas a libras-fuerza por pulgada cuadrada: 12124.2 libras-fuerza por pulgada cuadrada - 45 PSI a kg-fuerza por cm2: 3.1635 kg-fuerza por cm2 6) Unidades de Peso Específico - 34 libras-fuerza por pulgadas cúbicas a kg-fuerzas por cm3: 252.39 kg-fuerzas por cm3 - 0,34 toneladas-fuerza por pulgadas cúbicas a libras-fuerza por pulgadas cúbicas: 154.02 libras-fuerza por pulgadas cúbicas 7) -

Unidades de Tiempo 2,3 horas a segundos: 8280 segundos 17000 segundos a días: 0.1967 días 35000 segundos a horas: 9.72 horas 7000000 segundos a meses: 2.7 meses de 30 días

Eje Temático Nº 2 – Hidrostática Ejercitación de Presión 8) Un edificio pesa 31000 toneladas y la superficie de su base es 2000 m2. Cuál es la presión que ejerce sobre el suelo. (Rta: 1.55 Kg/cm2) 9) Se aplica sobre una chinche una fuerza de 1 Kg→. ¿Cuáles son las presiones que se aplican en los dos extremos de la chinche si sus áreas son 0,785 cm2 y 0,001 cm2. (Rta: 1.27 Kg/cm2 y 1000 Kg/cm2) 10)Calcular la presión ejercida por un clavo cuya punta tiene una superficie de 0.0004 cm2, cuando sobre su cabeza se apoya un martillo de 2 Kg→ sin golpear. (Rta: 5000 Kg/cm2) 11)Un hombre pesa 80 Kg→, la superficie de la suela de su zapato es de 180 cm2. Una mujer pesa 60 Kg→, la suela de su zapato es de 50 cm2 ¿Si ambos caminan en la playa cuál se hunde más en la arena? (Rta: 0.444 Kg/cm2 y 1.2 Kg/cm2) Ejercitación de Caudal 12) ¿Cuál es el caudal que pasa a través de la sección de una tubería, si la velocidad del fluido es de 2 m/seg y el área de la sección es de 20 cm2? (Rta: 4000 cm3/seg) 13) ¿Cuál es el caudal que pasa a través de una válvula si se necesita abrirla 400 seg. para llenar un tambor de 200 litros?. (Rta: 0.5 lt/seg o 500 cm3/seg) Página 22

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14) ¿Cual es el volumen que pasa por minuto por una sección de una tubería si el flujo tiene un caudal de 40 lts/seg? ¿Cuál es el caudal en m3/min y m3/hora? (Rta: 2400 lt/min o 2.4 m3/min o 144 m3/hora) Ejercitación de Peso Específico 15) Un trozo de hierro de 2 dm3 pesa 15,6 Kg→. Calcular su peso específico (ρ). (Rta: ρ =7.8 Kg→/dm3) 16) Calcular el peso específico de un cubo de 5 cm de arista que pesa 2.625 Kg→.(Rta: ρ =21 Kg→/dm3) 17) Una moneda de níquel tiene un peso especifico de 8,6 g→/cm3, ¿cuánto pesa si tiene un diámetro de 2,5 cm y 0.4 cm de espesor?(Rta: 16.87g→) 18) ¿Cuál es el volumen de un tanque que está lleno de un fluido cuyo peso especifico es 1,028 kg→/dm3 y pesa 200 kg→.(Rta: 194.55 dm3) Ejercitación de Densidad 19) Un trozo de hierro de 1 dm3 tiene una masa de 7,8 Kg. Calcular su densidad. (Rta: 7.8 Kg/dm3) 20) Calcular la densidad de un cubo de 5 cm de arista cuya masa es de 1,7 Kg. (Rta: 13.6 Kg/dm3) 21) Una moneda de níquel tiene una densidad de 8,6 g/cm3, cual es su masa si tiene un diámetro de 3 cm y 0.3 cm de espesor. (Rta: 18.22 g) 22) ¿Cuál es el volumen de un tanque que está lleno de un fluido cuya densidad es 1kg/dm3 y tiene una masa de 150 Kg? (Rta: 150 dm3) Ejercitación de Presión Hidrostática 23) ¿Cuál es la presión relativa y absoluta que soporta un buzo a 40 metros de profundidad en agua dulce (ρ= 1g→/cm3) y en agua salada (ρ= 1,025g→/cm3)? 24) Cuál es la presión que hay en el fondo de un recipiente lleno de mercurio que tiene una altura de 10 metros. (ρ= 13,6g→/cm3) 25) Un tanque lleno de petróleo tiene un agujero de 1 cm2 a un metro por encima de su fondo, si el tanque tiene 8 m de alto ¿Cuál es la presión que hay que ejercer para taponar dicho agujero? (ρ= 0,75g→/cm3) 26) ¿Cuál es la presión relativa en el fondo dentro de una botella de alcohol de 20 cm de altura? (ρ= 0,79g→/cm3) Ejercitación de Pascal 27) ¿Cuál es la fuerza que se debe ejercer en el pistón chico de una prensa si tiene un área de 20 cm2 y se desde levantar un vehículo que pesa 3500 Kg→ ubicado sobre el pistón grande de 3000 cm2? 28) Si deseo levantarlo 2 metros, ¿cuánto debe recorrer el pistón chico?. 29) ¿Cuál es la fuerza que se debe ejercer en el pistón chico de una prensa si tiene un área de 0,5 cm2 y se desde levantar un vehículo que pesa 800 Kg→ ubicado sobre el pistón grande de 20 cm2? 30) Si deseo levantarlo 15 cm, ¿cuánto debe recorrer el pistón chico?

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Ejercitación de Arquímedes 31) ¿Cuál es el empuje que ejerce el agua en un cuerpo que se halla totalmente sumergido en ella y tiene un volumen de 1 m3? (Rta: 1000 Kg→) 32) Un barco pesa 40 toneladas, ¿cuál es el empuje que recibe por el agua de mar para flotar? ¿Cuál es el volumen mínimo de barco que debe estar sumergido para que flote? ¿Cuál es el volumen máximo? (Rta: 40 toneladas , 39.024 m3 , no hay volumen máximo) 33) Un cubo de hierro de 8 cm de arista y ρ= 7.85g→/cm3 se sumerge en mercurio ¿qué volumen se hunde? (Rta: 295.52 cm3 se hunde 4.61 cm) Eje Temático Nº 3 – Neumostática Ejercitación de Boyle-Mariotte 34) ¿Cuál es la presión en pistón que tiene un volumen de 40 cm3 si cuando tiene 75cm3 tiene una presión de 4.5 kg→/cm2?(Rta: 8.43 kg→/cm2 ) 35) ¿Cuál es la presión en un pistón que tiene un volumen de 30 cm3 si cuando tiene 12 cm3 tiene una presión de 5 kg→/cm2? ?(Rta: 2 kg→/cm2 ) 36) ¿Cuál es el volumen de un gas a 1 kg→/cm2 de presión si a 5 kg→/cm2 tiene un volumen de 10 m3. ?(Rta: 50 m3 ) Eje Temático Nº 4 – Cinemática 37) Un vehículo marcha a 72 Km/h, con MRU ¿Cuánto recorre en 3 horas? (Rta: 216 Km) 38) Dos estaciones distan entre si 100 Km. De A sale un tren que tardara 2 horas en llegar a B y de B sale un tren hacia A que tardara 1 hora y media. Calcular a que distancia de A se cruzan y a que tiempo después de haber salido simultáneamente de cada estación. (Rta: 42.85 km y 0.85 horas o 51 min) 39) Calcular la aceleración de un móvil cuya velocidad aumenta 20 m/s cada 5 segundos.(Rta: a= 4 m/seg2) 40) Un tren va a una velocidad de 18 m/s, frena y se detiene en 15 segundos. Calcular la aceleración y la distancia recorrida. .(Rta: a= - 1.2 m/seg2) 41) Calcular la velocidad de un objeto que se arroja desde un edificio de 100 metros de altura en el momento que impacta contra el suelo. (Rta: V= 44 m/seg) Eje Temático Nº 5 – Estática 42) Torque: si r = 45 cm y F = 4,5 Kg ¿Cuántas Lb.pie son? ¿y Newton.metro? Dé un ejemplo en que se aplica esto. (Rta:2.025 Kgm, 19.845Nm, 14.66lb/pie)

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43) Rozamiento: si m = 2 UTM y Fr = 8 Kg ¿Cuánto es el coeficiente de rozamiento (µ)? (Rta: µ=0.408)

44) Plano inclinado: si P= 4kg, µ=0.25 y Fr = 0,5 Kg ¿Cuánto es α? (Rta: 60°) 45) ¿cuántos tipos de palancas conoce? Grafique cada tipo.

Palanca de primer género

Palanca de segundo género

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Palanca de tercer género

46) Explique por qué, si agrego poleas aumenta la fuerza. ¿Qué es “s” y qué es lo que pasa con el?

Una polea simple fija (1) no produce una ventaja mecánica: la fuerza que debe aplicarse es la misma que se habría requerido para levantar el objeto sin la polea. La polea, sin embargo, permite aplicar la fuerza en una dirección más conveniente. La polea simple móvil (2) produce una ventaja mecánica: la fuerza necesaria para levantar la carga es justamente la mitad de la fuerza que habría sido requerida para levantar la carga sin la polea. Por el contrario, la longitud de la cuerda (s) de la que debe tirarse es el doble de la distancia que se desea hacer subir a la carga. La ventaja mecánica del polipasto (o poleas compuestas 3 y 4) puede determinarse contando el número de segmentos de cuerda que llegan a las poleas móviles que soportan la carga. Por el contrario, la longitud de la cuerda (s) de la que debe tirarse es el triple o cuádruple de la distancia que se desea hacer subir a la carga.

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Eje Temático Nº 6 – Dinámica-Leyes de Newton 47) Enuncie la primer Ley de Newton y de un ejemplo Principio de Inercia: si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza, o actúan varias que se anulan ente si, entonces el cuerpo esta en reposo o bien en movimiento rectilíneo uniforme. Ej: una nave espacial que se traslada entre planetas con los cohetes apagados se mueve con MRU y sobre ella no actúa ningún esfuerzo. 48) Enuncie la segunda Ley de Newton y de un ejemplo Principio de Masa: la aceleración que adquiere un cuerpo bajo la acción de una fuerza es directamente proporcional a la fuerza e inversamente proporcional a su masa. Ej: aplicando una misma fuerza sobre dos vehículos de diferente tamaño (Fiat 1 y una camioneta) costara más acelerar la camioneta. O pateando diferentes pelotas de igual masa unas se aceleraran más o menos en forma proporcional a la fuerza de la patada. 49) Enuncie la tercera Ley de Newton y de un ejemplo Principio de Acción y Reacción: siempre que un cuerpo ejerce una fuerza (acción) sobre otro, este reacciona con una fuerza igual y opuesta, aplicada sobre el primero (reacción). Ej: Si aplicamos una fuerza contra una pared esta nos devuelta la misma en sentido opuesto. Si así no fuese, la atravesaríamos o la pared empujaría más fuerte que nosotros y nos tiraría hacia atrás. Eje Temático Nº 7 – Trabajo, Potencia y Energía 50) Calcular el trabajo que realiza un obrero que transporta una carretilla que pesa 50 Kg una distancia de 40 metros. (Rta: Trabajo = 0) 51) Calcular el trabajo que realiza un obrero que eleva con una cuerda un balde de10 kg una altura de 8 metros. (Rta: 80Kgm) 52) ¿Cuál es la potencia de dos motores de ascensor que elevan una carga (peso total de 500 kg) 60 metros en 40 segundos y 70 segundos? (Rta: 750 Kgm/seg o 10HP y 428.5 Kgm/seg o 5.71 HP) 53) ¿Cuál es la energía cinética , potencial y mecánica de un paracaidista que pesa 100 Kg. en el momento que se arroja de un avión que vuela a 500 km/h a una altura de 1000 metros? (Rta: E.C.=964506.17 joules , E.P.=980000 joules , E.M. = 1944506.17 joules) 54) ¿Cuál es la energía mecánica del mismo paracaidista 10 segundos después de arrojarse si todavía no abrió el paracaídas? (Calcular sin tener en cuenta el rozamiento del aire). (Rta: E.M.=1944506.17 joules) 55) Un resorte es comprimido con un peso de 400 kg y se contrae 20 cm ¿Cuál es su energía? (Rta: 80Kgm o 784 joules) Eje Temático Nº 8 – Termometría 56) Pasar a grados centígrados: Página 27

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278 grados Kelvin ( Rta: 4.85 grados centígrados) 100 grados Kelvin( Rta: -173.15 grados centígrados) 400 grados Fahrenheit ( Rta: 204.44 grados centígrados) 39 grados Fahrenheit ( Rta: 3.88 grados centígrados)

4. 1. AUTOEVALUACIÓN INTEGRADORA DE FÍSICA “A”

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

¿Qué es la materia? ¿Para qué cree usted que sirve una unidad de medida? ¿En qué se diferencian las unidades fundamentales de las derivadas? ¿Cuántos litros son 235.56 mililitros? ¿Cuántos Kg/m3 son 10000 g/dm3? El Julio, KW/h y la caloría ¿qué tipo de unidades son? Si la luna se halla a 300.000 Km. de la tierra ¿cuánto tarda un rayo de luz en ir y volver de la tierra a la luna? 8. Una pulgada equivale a 2,54 cm. ¿cuántas pulgadas hay en un metro? 9. Un cuerpo tiene un peso especifico de 13 g/cm3 y un volumen de 789 cm3 ¿Cuánto pesa? 10. ¿Cuál es la presión relativa en el fondo de un tanque de 10 metros de altura que esta lleno de agua? 11. ¿Qué es la presión manométrica? 12. ¿Por qué los albañiles usan una manguera transparente para medir niveles? 13. Un astronauta tiene una masa determinada en la tierra, la cual no cambia en la luna ¿entonces por qué pesa menos? 14. Un hombre pesa 100 Kg→, la superficie de la suela de su zapato es de 150 cm2. Una mujer pesa 65 Kg→, la suela de su zapato es de 70 cm2 ¿Si ambos caminan en la playa cuál se hunde más en la arena? 15. ¿Qué es un caballo de fuerza? 16. Una prensa tiene dos pistones de 5 y 100 cm de diámetro. Se aplican 50 Kg. de fuerza en el mas chico ¿Cuánta fuerza genero en el grande? 17. Un torquímetro ¿para qué sirve? 18. ¿Cuál es el caudal que pasa a través de una válvula si se necesita abrirla 250 seg para llenar un tanque de 120 litros? 19. ¿Por qué cuesta más abrir una puerta empujando del lado de las bisagras que del lado de la manija? 20. Si un barco es de hierro ¿por qué no se hunde? 21. Un jugador de fútbol patea una pelota de 0,3 kg masa y le imprime una aceleración de 20 m/seg2 ¿Qué fuerza le aplica? 22. Cuándo acelero un vehiculo ¿por qué siento que me hundo en el asiento? 23. Para levantar un objeto pesado ¿por qué uso una palanca? 24. ¿Cómo funciona un freno a disco? 25. ¿Por qué se usan poleas para levantar cargas? ¿se puede usar este sistema para empujar cargas? 26. Una moneda de hierro tiene un peso especifico de 7.8 g→/cm3, ¿cuánto pesa si tiene un diámetro de 3 cm y 0.5 cm de espesor? 27. Si un paracaidista pesa 100 Kg. ¿porqué son tan finos los hilos del paracaídas? Página 28

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28. ¿Qué fuerza actúa sobre una bala recién disparada en el momento en que se halla entre el revolver y el blanco? 29. La luna tarda aproximadamente un mes en dar una vuelta a la Tierra y tarda el mismo tiempo en dar una vuelta sobre su eje. ¿Cómo me doy cuenta de esto mirándola desde la tierra? 30. ¿Qué diferencia hay entre energía potencial, cinética y mecánica? 31. Un gas dentro de un pistón se halla a 2 kg/cm2 de presión y tiene un volumen de 55 cm3 ¿Cuál será su volumen si la presión aumenta a 4 kg/cm2 y la temperatura permanece constante? 32. La energía no se crea ni se destruye solo se transforma ¿en qué? 33. Un cuerpo tiene 10 UTM ¿cuántos Kg masa son? 34. Un resorte ¿qué tipo de energía acumula? 35. Dé un ejemplo de impulso en un sistema aislado. 36. ¿Cómo funciona un termómetro de mercurio? 37. ¿Cómo funciona un termo? 38. ¿Cuántos kg/cm2 son 300 libras-fuerza por pulgada cuadrada? 39. Un tren parte del reposo y alcanza una velocidad de 30 m/s en 15 segundos. Calcular la aceleración y la distancia recorrida. 40. ¿Cuántos grados centígrados son 273 grados Kelvin? 41. ¿Por qué cuando hace frío nos friccionamos las manos? ¿Qué genero y como? 42. ¿Cuántos grados Fahrenheit y Kelvin son 30 grados Centígrados? 43. ¿Por qué al abrir una botella de gaseosa se llena de burbujas? 44. Si un cuerpo se halla en reposo ¿a qué es igual la sumatoria de las fuerzas qué actúan en el? 45. ¿Cómo funciona un globo aerostático? 46. ¿Cuál es el torque que le aplico a una tuerca si uso una llave de 30 cm. de largo y en el extremo aplico una fuerza de 11,2 Kg? 47. Si aprieto con el índice y el pulgar una chinche y la sumatoria de fuerzas es igual a cero ¿Por qué me pincha del lado de la punta? 48. ¿Cuántos segundos hay en una semana? 49. ¿Qué diferencia hay entre densidad y peso específico si parecen iguales? 50. ¿Cual es el teorema fundamental de la hidrostática? 51. ¿Cuál es el principio de Pascal? 52. ¿Con qué medimos la viscosidad de un líquido? 53. ¿Cuál es el coeficiente de rozamiento que tiene un plano inclinado 25°, respecto a la horizontal, en el que esta apoyado un bloque que pesa 10 kg y no se desliza? 54. Cuando comprimimos con las manos una pelota de tenis ¿Por qué en cierto punto se pone tan dura si solo tiene aire adentro? 55. En invierno en los cumpleaños, los globos cercanos a calefactores están más grandes que el resto y los que sacan al exterior están más pequeños ¿Por qué? 56. En un auto podemos saber la velocidad del mismo porque el sensor se halla a la salida de la caja de velocidades y la rotación de la tripa del velocímetro es proporcional a la rotación de las ruedas. Pero en un avión ¿cómo miden la velocidad? 57. ¿Con qué instrumento mido la presión? 58. Dar un ejemplo de unidades de caudal 59. Está probado que el ser humano solo puede medir ángulos y longitudes. Basándome en esto ¿cómo mido una presión o una velocidad? Página 29

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AUTOEVALUACIÓN INTEGRADORA DE FÍSICA “A” (RESPUESTAS) 1. ¿Qué es la materia? Es todo aquello que ocupa un sitio en el espacio, se puede tocar, se puede sentir, se puede medir etc. 2. ¿Para qué cree usted que sirve una unidad de medida? Una unidad de medida es una cantidad estandarizada de una determinada magnitud física. Hay 7 magnitudes fundamentales y el resto son derivadas: Longitud, Masa, Tiempo, Intensidad eléctrica, Temperatura, Intensidad luminosa y Cantidad de sustancia 3. ¿En qué se diferencian las unidades fundamentales de las derivadas? En que las derivadas se forman por combinaciones de las fundamentales. Por ejemplo la velocidad se obtiene de la combinación de una longitud y el tiempo en que se recorre esa longitud. 4. ¿Cuántos litros son 235.56 mililitros? 0.23556 litros 5. ¿Cuántos Kg/m3 son 10000 g/dm3? 10000 kg/m3 6. El Julio, KW/h y la caloría ¿qué tipo de unidades son? De energía o de Trabajo. 7. Si la luna se halla a 300.000 Km. de la tierra ¿cuánto tarda un rayo de luz en ir y volver de la tierra a la luna? 2 segundos 8. Una pulgada equivale a 2,54 cm. ¿cuántas pulgadas hay en un metro? 39.37 pulgadas 9. Un cuerpo tiene un peso especifico de 13 g/cm3 y un volumen de 789 cm3 ¿Cuánto pesa? 10257 gramos

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10. ¿Cuál es la presión relativa en el fondo de un tanque de 10 metros de altura que esta lleno de agua? 1 kg/cm2 11. ¿Qué es la presión manométrica? Es la presión relativa que se diferencia de la absoluta porque esta última tiene en cuenta la presión atmosférica. El manómetro esta inmerso en la atmosfera por lo que no la puede registrar. 12. ¿Por qué los albañiles usan una manguera transparente para medir niveles? Porque utilizan el principio de los vasos comunicantes, cualquier diferencia de presión produce un desequilibrio en el fluido el cual se moverá hasta encontrar una nueva posición de equilibrio. 13. Un astronauta tiene una masa determinada en la tierra, la cual no cambia en la luna ¿entonces por qué pesa menos? Porque el peso depende, además de la masa, de la aceleración de la gravedad y en la luna, esta última, es menor. 14. Un hombre pesa 100 Kg→, la superficie de la suela de su zapato es de 150 cm2. Una mujer pesa 65 Kg→, la suela de su zapato es de 70 cm2 ¿Si ambos caminan en la playa cuál se hunde más en la arena? El hombre genera una presión de 0.66 Kg/cm2 y la mujer una presión de 0.92 Kg/cm2, por lo que ella se hundirá más a pesar de tener un menor peso. 15. ¿Qué es un caballo de fuerza? Un caballo de fuerza o HP (Horse power) es una Unidad de Potencia y equivale a 75 Kgm/seg. 16. Una prensa tiene dos pistones de 5 y 100 cm de diámetro. Se aplican 50 Kg. de fuerza en el mas chico ¿Cuánta fuerza genero en el grande? 20000 Kg. 17. Un torquímetro ¿para qué sirve? Es un instrumento que tiene varios usos, tanto para medir torque como para aplicarlo. 18. ¿Cuál es el caudal que pasa a través de una válvula si se necesita abrirla 250 seg para llenar un tanque de 120 litros? 0.48 litros/seg o 28.8 litros/min o 1728 litros/hora Página 31

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19. ¿Por qué cuesta más abrir una puerta empujando del lado de las bisagras que del lado de la manija? Porque la cupla o brazo palanca que aplico es mucho menor. 20. Si un barco es de hierro ¿por qué no se hunde? Porque no es de hierro macizo, y el conjunto de hierro, aire, fluidos, maderas, etc que lo forman combinados dan un menor peso específico que el agua, razón por la que “flota”. 21. Un jugador de fútbol patea una pelota de 0,3 aceleración de 20 m/seg2 ¿Qué fuerza le aplica?

kg masa y le imprime una

6 Newton o 0.612 Kg→ (kilogramo-fuerza) 22. Cuando acelero un vehiculo ¿por qué siento que me hundo en el asiento? Eso se explica con la Primer Ley de Newton el “Principio de Inercia”.”Todo cuerpo que se halle en reposo tendera a seguir en reposo” 23. Para levantar un objeto pesado ¿por qué uso una palanca? Porque es una máquina simple que multiplica la fuerza. 24. ¿Cómo funciona un freno a disco? Mediante unos patines se aplica una fuerza de rozamiento a un disco que esta solidario a la rueda de un vehiculo (o máquina), la energía cinética es absorbida con el trabajo de fricción en el disco. 25. ¿Por qué se usan poleas para levantar cargas? ¿se puede usar este sistema para empujar cargas? Porque es una máquina simple que multiplica la fuerza o bien nos permite cambiar la dirección de esfuerzo a una posición más cómoda. No sirve para empujar porque además de las poleas el conjunto esta formado por sogas las cuales, obviamente, no son rígidas. 26. Una moneda de hierro tiene un peso especifico de 7.8 g→/cm3, ¿cuánto pesa si tiene un diámetro de 3 cm y 0.5 cm de espesor? El peso es 27.55 gramos

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27. Si un paracaidista pesa 100 Kg. ¿porqué son tan finos los hilos del paracaídas? Porque los hilos son muchos y el peso se distribuye uniformemente y se genera una carga minima en cada uno de ellos. 28. ¿Qué fuerzas actúan sobre una bala recién disparada en el momento en que se halla entre el revolver y el blanco? Actúa la fuerza de la gravedad y el rozamiento del aire. 29. La luna tarda aproximadamente un mes en dar una vuelta a la Tierra y tarda el mismo tiempo en dar una vuelta sobre su eje. ¿Cómo me doy cuenta de esto mirándola desde la tierra? Porque pese a la rotación de la Tierra y la Luna, siempre se ve la misma cara de la Luna. 30. ¿Qué diferencia hay entre energía potencial, cinética y mecánica? • • •

Energía cinética: debido al movimiento. Energía potencial la asociada a la posición dentro de un campo de fuerzas conservativo. Energía mecánica, que es la combinación o suma de las dos anteriores.

31. Un gas dentro de un pistón se halla a 2 kg/cm2 de presión y tiene un volumen de 55 cm3 ¿Cuál será su volumen si la presión aumenta a 4 kg/cm2 y la temperatura permanece constante? 27.5 cm3 32. La energía no se crea ni se destruye solo se transforma ¿en qué? En otro tipo de energía o trabajo. 33. Un cuerpo tiene 10 UTM ¿cuántos Kg masa son? 98 Kilogramos masa 34. Un resorte ¿qué tipo de energía acumula? Energía Potencial 35. Dé un ejemplo de impulso en un sistema aislado. Como Impulso es igual al producto de una fuerza por el intervalo de tiempo que se aplicó, el ejemplo puede ser cuando se arroja una piedra. Se le imprime una fuerza por un corto intervalo de tiempo hasta que ésta abandona la mano. Página 33

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36. ¿Cómo funciona un termómetro de mercurio? Aprovechando la dilatación volumétrica del metal al variar la temperatura. 37. ¿Cómo funciona un termo? Aprovechando que el calor no se puede transmitir a través del vacío por convección y conducción, el fluido que se guarda en él mantiene por más tiempo la temperatura. Se pierde por radiación pero en menor medida. 38. ¿Cuántos kg/cm2 son 300 libras-fuerza por pulgada cuadrada? 21.09 kg/cm2 39. Un tren parte del reposo y alcanza una velocidad de 30 m/s en 15 segundos. Calcular la aceleración y la distancia recorrida. 2 m/seg2 40. ¿Cuántos grados centígrados son 273 grados Kelvin? 0 grado centígrado 41. ¿Por qué cuando hace frío nos friccionamos las manos? ¿Qué genero y como? Mediante la fricción genero fuerzas de rozamiento a lo largo de las palmas, por lo que se genera un trabajo y el mismo se transforma en energía calorífica. 42. ¿Cuántos grados Fahrenheit y Kelvin son 30 grados Centígrados? 86 grados Fahrenheit y 303.15 grados Kelvin. 43. ¿Por qué al abrir una botella de gaseosa se llena de burbujas? Porque tiene anhídrido carbónico disuelto a una presión superior a la atmosférica, al abrirla el gas se expande. 44. Si un cuerpo se halla en reposo ¿a qué es igual la sumatoria de las fuerzas qué actúan en el? Es igual a cero. 45. ¿Cómo funciona un globo aerostático? Este asciende o desciende variando la temperatura del aire en su interior, lo que provoca un cambio en la densidad del mismo, en resumen funciona por el Principio de Arquímedes. Página 34

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46. ¿Cuál es el torque que le aplico a una tuerca si uso una llave de 30 cm. de largo y en el extremo aplico una fuerza de 11,2 Kg? 3.36 Kgm o 32.928 Nm 47. Si aprieto con el índice y el pulgar una chinche y la sumatoria de fuerzas es igual a cero ¿Por qué me pincha del lado de la punta? Porque al aplicar la fuerza, por ejemplo 1 kg, las superficies de apoyo de la chinche son diferentes, y en la menor se generan una presión muy grande. 48. ¿Cuántos segundos hay en una semana? 604800 segundos 49. ¿Qué diferencia hay entre densidad y peso específico si parecen iguales? La densidad es masa por unidad de volumen y el peso específico es peso por unidad de volumen, el segundo depende de la gravedad. Además sus unidades pueden ser Kilogramo masa/volumen y Kilogramo fuerza/Volumen respectivamente, esto es lo que provoca confusión. 50. ¿Cual es el teorema fundamental de la hidrostática? La diferencia de presión entre dos puntos de un mismo líquido es igual al producto del peso específico del líquido por la diferencia de niveles. 51. ¿Cuál es el principio de Pascal? Un líquido transmite en todas las direcciones la presión que se ejerce sobre él. 52. ¿Con qué medimos la viscosidad de un líquido? Con un viscosímetro que consiste en un recipiente con un agujero calibrado por el cual pasa un volumen determinado de un fluido y se mide el tiempo que demora en atravesarlo. 53. ¿Cuál es el coeficiente de rozamiento que tiene un plano inclinado 25°, respecto a la horizontal, en el que esta apoyado un bloque que pesa 10 kg y no se desliza? µ= 0.466 54. Cuando comprimimos con las manos una pelota de tenis ¿Por qué en cierto punto se pone tan dura si solo tiene aire adentro? Porque aumentamos la presión del gas que hay en el interior. Página 35

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55. En invierno en los cumpleaños, los globos cercanos a calefactores están más grandes que el resto y los que sacan al exterior están más pequeños ¿Por qué? Porque la presión del aire dentro de ellos varía en forma proporcional a la temperatura. 56. En un auto podemos saber la velocidad del mismo porque el sensor se halla a la salida de la caja de velocidades y la rotación de la tripa del velocímetro es proporcional a la rotación de las ruedas. Pero en un avión ¿cómo miden la velocidad? Porque posee un instrumento llamado Tubo Pitot que mide diferencia de presión entre dos puntos del aire, funciona por el Principio de Bernoulli 57. ¿Con qué instrumento mido la presión? Con un barómetro o un manómetro, depende cual sea el caso. 58. Dar un ejemplo de unidades de caudal Cm3/seg, litros/min, litros/hora, metros cúbicos/hora, etc 59. Está probado que el ser humano solo puede medir ángulos y longitudes. Basándome en esto ¿cómo mido una presión manométrica o una velocidad? -La presión con un manómetro que es un aparato que se desenrolla y tiene una aguja que gira sobre un limbo graduado.(mido un ángulo) -La velocidad la mido usando una longitud de referencia y utilizo un reloj para medir el tiempo, este ultimo me indica el tiempo con un mecanismo que hace girar una aguja sobre un limbo graduado (mido un ángulo), pero si fuera digital usaría la oscilación de un cristal de cuarzo y la onda del mismo esta basada en un movimiento angular.

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4. 2. AUTOEVALUACIÓN INTEGRADORA DE FÍSICA “B”

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

¿Qué es la materia? ¿Para qué cree usted que sirve una unidad de medida? ¿En qué se diferencian las unidades fundamentales de las derivadas? ¿Cuántos litros son 458,2 mililitros? ¿Cuántos Kg./m3 son 50000 g/dm3? ¿El Julio, KW/h y la caloría que tipo de unidades son? Si el sol la se halla a 150.000.000 Km. de la tierra ¿cuánto tarda un rayo de luz en llegar a esta última? 8. Una pulgada equivale a 2,54 cm. ¿cuántas pulgadas hay en un decímetro? 9. Un cuerpo tiene un peso especifico de 7,8 g/cm3 y un volumen de 520 cm3 ¿Cuánto pesa? 10. ¿Cuál es la presión relativa en el fondo de un tanque de 5 metros de altura que esta lleno de agua? 11. ¿Qué es la presión absoluta? 12. ¿Por qué los albañiles usan una manguera transparente para medir niveles? 13. Una nave espacial tiene una masa determinada en la tierra, la cual no cambia en la luna, entonces ¿por qué pesa menos? 14. Un hombre pesa 95 Kg→, la superficie de la suela de su zapato es de 190 cm2. Una mujer pesa 70 Kg→, la suela de su zapato es de 76 cm2 Si ambos caminan en la playa ¿cuál se hunde más en la arena? 15. ¿Qué es un caballo de fuerza? 16. Una prensa tiene dos pistones de 14 y 28 cm de diámetro. Se aplican 50 Kg. de fuerza en el mas chico ¿Cuánta fuerza genero en el grande? 17. Un torquímetro ¿para qué sirve? 18. ¿Cuál es el caudal que pasa a través de una válvula si se necesita abrirla 100 seg. para llenar un tanque de 150 litros? 19. ¿En qué le beneficia usar una carretilla que tiene las manijas muy largas? 20. ¿Cómo funciona un submarino? 21. Un jugador de fútbol patea una pelota de 0,35 kg masa y le imprime una aceleración de 35 m/seg2 ¿Qué fuerza le aplico? 22. ¿Para qué sirve un cinturón de seguridad en un vehículo? 23. ¿Qué es una palanca y para qué sirve? 24. ¿Cómo funciona un freno de una bicicleta? 25. ¿Por qué se usan poleas para levantar carga? ¿se puede usar este sistema para empujar cargas? 26. Una moneda de hierro tiene un peso especifico de 7.8 g→/cm3, ¿cuánto pesa si tiene un diámetro de 2.2 cm y 0.5 cm de espesor. 27. Si un paracaidista pesa 80 Kg. ¿porqué son tan finos los hilos del paracaídas? 28. ¿Qué fuerzas actúan sobre un ave que planea? 29. La luna tarda aproximadamente un mes en dar una vuelta a la Tierra y tarda el mismo tiempo en dar una vuelta sobre su eje. ¿Cómo me doy cuenta de esto mirándola desde la tierra? 30. ¿Qué diferencia hay entre energía potencial, cinética y mecánica?

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31. Un gas dentro de un pistón se halla a 3 kg/cm2 de presión y tiene un volumen de 70 cm3 ¿Cuál será su volumen si la presión aumenta a 4 kg/cm2 y la temperatura permanece constante? 32. La energía no se crea ni se destruye solo se transforma….. ¿en qué? 33. Un cuerpo tiene 15 UTM ¿cuántos Kg masa son? 34. Un resorte ¿qué tipo de energía acumula? 35. ¿Por qué al disparar un arma de fuego se dice que “patea”? 36. ¿Cómo funciona un termómetro de alcohol? 37. ¿Cómo funciona un amortiguador de auto? 38. ¿Cuántos kg/cm2 son 250 libras-fuerza por pulgada cuadrada? 39. Un tren parte del reposo y alcanza una velocidad de 25 m/s en 30 segundos. Calcular la aceleración y la distancia recorrida. 40. ¿Cuántos grados centígrados son 500 grados Kelvin? 41. ¿Por qué se calientan los frenos de un auto al frenar? 42. ¿Cuántos grados Fahrenheit y Kelvin son 25 grados centígrados? 43. ¿Por qué al abrir una botella de gaseosa se llena de burbujas? 44. Si un cuerpo se halla en MRU ¿a qué es igual la sumatoria de las fuerzas que actúan en él? 45. ¿Por qué flota un globo lleno de helio? 46. ¿Cuál es el torque que le aplico a una tuerca si uso una llave de 50 cm de largo y en el extremo aplico una fuerza de 18 Kg? 47. Si aprieto con el índice y el pulgar una chinche y la sumatoria de fuerzas es igual a cero ¿Por qué me pincha del lado de la punta? 48. ¿Cuántos segundos hay en un día? 49. ¿Qué diferencia hay entre densidad y peso específico si parecen iguales? 50. ¿Cuál es el teorema fundamental de la hidrostática? 51. ¿Cómo funciona una prensa hidráulica? 52. ¿Con qué medimos la viscosidad de un fluido? 53. ¿Cuál es el coeficiente de rozamiento que tiene un plano inclinado de 35°, respecto a la horizontal, en el que esta apoyado un bloque que pesa 14 kg y no se desliza? 54. Cuando comprimimos con las manos una pelota de tenis ¿Por qué en cierto punto se pone tan dura si solo tiene aire adentro? 55. En invierno en los cumpleaños los globos cercanos a calefactores están más grandes que el resto y los que sacan al exterior están más pequeños ¿Por qué? 56. En un auto podemos saber la velocidad del mismo porque el sensor se halla a la salida de la caja de velocidades y la rotación de la tripa del velocímetro es proporcional a la rotación de las ruedas. Pero en un avión ¿cómo miden la velocidad? 57. ¿Qué es un barómetro? 58. Dar un ejemplo de unidades de caudal 59. Está probado que el ser humano solo puede medir ángulos y longitudes. Basándome en esto ¿cómo mido una presión o una velocidad?

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AUTOEVALUACIÓN INTEGRADORA DE FÍSICA “B” (RESPUESTAS)

1. ¿Qué es la materia? Es todo aquello que ocupa un sitio en el espacio, se puede tocar, se puede sentir, se puede medir etc. 2. ¿Para qué cree usted que sirve una unidad de medida? Una unidad de medida es una cantidad estandarizada de una determinada magnitud física. Hay 7 magnitudes fundamentales y el resto son derivadas: Longitud, Masa, Tiempo, Intensidad eléctrica, Temperatura, Intensidad luminosa y Cantidad de sustancia 3. ¿En qué se diferencian las unidades fundamentales de las derivadas? En que las derivadas se forman por combinaciones de las fundamentales. Por ejemplo, la velocidad se obtiene de la combinación de una longitud y el tiempo en que se recorre esa longitud. 4. ¿Cuántos litros son 458,2 mililitros? 0.4582 litros 5. ¿Cuántos Kg/m3 son 50000 g/dm3? 50000 Kg/m3 6. ¿El Julio, KW/h y la caloría que tipo de unidades son? De energía o de Trabajo. 7. Si el sol la se halla a 150.000.000 Km. de la tierra ¿cuánto tarda un rayo de luz en llegar a esta última? 500 segundos o 8 minutos 20 segundos 8. Una pulgada equivale a 2,54 cm. ¿cuántas pulgadas hay en un decímetro? 3.937 pulgadas 9. Un cuerpo tiene un peso especifico de 7,8 g/cm3 y un volumen de 520 cm3 ¿Cuánto pesa? 4056 gramos.

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10. ¿Cuál es la presión relativa en el fondo de un tanque de 5 metros de altura que esta lleno de agua? 500 gramos/cm2 11. ¿Qué es la presión absoluta? Cuando medimos la presión hidrostática de algo y le sumamos la presión atmosférica (en ese sitio) obtenemos la presión absoluta, en resumen es la presión manométrica más la presión atmosférica. 12. ¿Por qué los albañiles usan una manguera transparente para medir niveles? Porque utilizan el principio de los vasos comunicantes, cualquier diferencia de presión produce un desequilibrio en el fluido, el cual se moverá hasta encontrar una nueva posición de equilibrio. 13. Una nave espacial tiene una masa determinada en la tierra, la cual no cambia en la luna, entonces ¿por qué pesa menos? Porque el peso depende, además de la masa, de la aceleración de la gravedad y en la luna, es menor. 14. Un hombre pesa 95 Kg→, la superficie de la suela de su zapato es de 190 cm2. Una mujer pesa 70 Kg→, la suela de su zapato es de 76 cm2 Si ambos caminan en la playa ¿cuál se hunde más en la arena? El hombre genera una presión de 0.5 Kg/cm2 y la mujer una presión de 0.92 Kg/cm2, por lo que ella se hundirá más a pesar de tener un menor peso. 15. ¿Qué es un caballo de fuerza? Un caballo de fuerza o HP (Horse power) es una Unidad de Potencia y equivale a 75 Kgm/seg. 16. Una prensa tiene dos pistones de 4 y 20 cm de diámetro. Se aplican 50 Kg. de fuerza en el más chico ¿Cuánta fuerza genero en el grande? 1250 Kg. 17. Un torquímetro ¿para qué sirve? Es un instrumento que tiene varios usos, tanto para medir torque como para aplicarlo. 18. ¿Cuál es el caudal que pasa a través de una válvula si se necesita abrirla 100 seg para llenar un tanque de 150 litros? 1.5 litros/seg o 90 litros/min o 5400 litros/hora Página 40

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19. ¿En qué le beneficia usar una carretilla que tiene las manijas muy largas? Porque el brazo palanca que aplico es mucho mayor. 20. ¿Cómo funciona un submarino? Porque no es de hierro macizo, y el conjunto de hierro, aire, fluidos, maderas, etc que lo forman combinados dan un menor, igual o mayor peso específico que el agua de mar, este se regula llenando o vaciando tanques. 21. Un jugador de fútbol patea una pelota de 0,35 aceleración de 35 m/seg2 ¿Qué fuerza le aplico?

kg masa y le imprime una

12.25 Newton o 1.25 Kg→ (kilogramo-fuerza) 22. ¿Para qué sirve un cinturón de seguridad en un vehículo? Eso se explica con la Primer Ley de Newton, el “Principio de Inercia”. ”Todo cuerpo que se halle en movimiento tenderá a seguir en movimiento”, por lo tanto en un choque, al detenerse bruscamente el vehículo, seguimos con la misma velocidad y dirección hacia el “parabrisas”. 23. ¿Qué es una palanca y para qué sirve? Es una máquina simple que multiplica la fuerza. 24. ¿Cómo funciona un freno de una bicicleta? Mediante unos patines se aplica una fuerza de rozamiento al borde de la llanta de la bicicleta, la energía cinética es absorbida con el trabajo de fricción en el borde. 25. ¿Por qué se usan poleas para levantar carga? ¿se puede usar este sistema para empujar cargas? Porque es una máquina simple que multiplica la fuerza o bien nos permite cambiar la dirección de esfuerzo a una posición más cómoda. No sirve para empujar porque además de las poleas el conjunto esta formado por sogas las cuales, obviamente, no son rígidas 26. Una moneda de hierro tiene un peso especifico de 7.8 g→/cm3, ¿cuánto pesa si tiene un diámetro de 2.2 cm y 0.5 cm de espesor? 14.81 gramos fuerza.

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27. Si un paracaidista pesa 80 Kg. ¿porqué son tan finos los hilos del paracaídas? Porque los hilos son muchos y el peso se distribuye uniformemente y se genera una carga mínima en cada uno de ellos. 28. ¿Qué fuerzas actúan sobre un ave que planea? La fuerza de rozamiento con el aire, la fuerza de la gravedad y la fuerza ascensional generada por el perfil aerodinámico de las alas del ave. 29. La luna tarda aproximadamente un mes en dar una vuelta a la Tierra y tarda el mismo tiempo en dar una vuelta sobre su eje. ¿Cómo me doy cuenta de esto mirándola desde la tierra? Porque pese a la rotación de la Tierra y la Luna, siempre se ve la misma cara de la Luna. 30. ¿Qué diferencia hay entre energía potencial, cinética y mecánica? • • •

Energía cinética: debido al movimiento. Energía potencial la asociada a la posición dentro de un campo de fuerzas conservativo. Energía mecánica, que es la combinación o suma de las dos anteriores.

31. Un gas dentro de un pistón se halla a 3 kg/cm2 de presión y tiene un volumen de 70 cm3 ¿Cuál será su volumen si la presión aumenta a 4 kg/cm2 y la temperatura permanece constante? 52.5 cm3 32. La energía no se crea ni se destruye solo se transforma…. ¿en qué? En otro tipo de energía o trabajo. 33. Un cuerpo tiene 15 UTM ¿cuántos Kg masa son? 147 Kilogramos masa 34. Un resorte ¿qué tipo de energía acumula? Energía Potencial 35. ¿Por qué al disparar un arma de fuego se dice que “patea”? Porque se conserva la cantidad de movimiento del sistema.

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36. ¿Cómo funciona un termómetro de alcohol? Aprovechando la dilatación volumétrica del alcohol al variar la temperatura. 37. ¿Cómo funciona un amortiguador de auto? Absorbiendo la energía acumulada en el resorte, por el golpe de la rueda en un pozo o badén, transformándola en trabajo por fricción y en energía calorífica. 38. ¿Cuántos kg/cm2 son 250 libras-fuerza por pulgada cuadrada? 17.575 kg/cm2 39. Un tren parte del reposo y alcanza una velocidad de 25 m/s en 30 segundos. Calcular la aceleración y la distancia recorrida. 0.83 m/seg2 40. ¿Cuántos grados centígrados son 500 grados Kelvin? 226.85 grados centígrados. 41. ¿Por qué se calientan los frenos de un auto al frenar? Porque la energía cinética se trasforma en un trabajo de fricción y se disipa como calor. 42. ¿Cuántos grados Fahrenheit y Kelvin son 25 grados centígrados? 77 grados Fahrenheit y 298.15 grados Kelvin. 43. ¿Por qué al abrir una botella de gaseosa se llena de burbujas? Porque tiene anhídrido carbónico disuelto a una presión superior a la atmosférica, al abrirla el gas se expande. 44. Si un cuerpo se halla en MRU ¿a qué es igual la sumatoria de las fuerzas que actúan en él? Es igual a cero. 45. ¿Por qué flota un globo lleno de helio? Este asciende porque la densidad del helio es menor que la del aire, en resumen funciona por el Principio de Arquímedes.

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46. ¿Cuál es el torque que le aplico a una tuerca si uso una llave de 50 cm de largo y en el extremo aplico una fuerza de 18 Kg? 9 Kgm o 88.2 Nm. 47. Si aprieto con el índice y el pulgar una chinche y la sumatoria de fuerzas es igual a cero ¿Por qué me pincha del lado de la punta? Porque al aplicar la fuerza, por ejemplo 1 kg, las superficies de apoyo de la chinche son diferentes, y en la menor se generan una presión muy grande. 48. ¿Cuántos segundos hay en un día? 86400 segundos. 49. ¿Qué diferencia hay entre densidad y peso específico si parecen iguales? La densidad es masa por unidad de volumen y el peso específico es peso por unidad de volumen. El segundo depende de la gravedad. Además sus unidades pueden ser Kilogramo masa/volumen y Kilogramo fuerza/Volumen respectivamente, esto es lo que provoca confusión. 50. ¿Cuál es el teorema fundamental de la hidrostática? La diferencia de presión entre dos puntos de un mismo líquido es igual al producto del peso específico del líquido por la diferencia de niveles. 51. ¿Cómo funciona una prensa hidráulica? Un líquido transmite en todas las direcciones la presión que se ejerce sobre el, por lo que la prensa hidráulica es una máquina con un arreglo de pistones de diferente diámetro que -bajo el concepto anterior- genera “fuerzas diferentes”. En resumen es una máquina simple que multiplica la fuerza. 52. ¿Con qué medimos la viscosidad de un fluido? Con un viscosímetro que consiste en un recipiente con un agujero calibrado por el cual pasa un volumen determinado de un fluído y se mide el tiempo que demora en atravesarlo.

53. ¿Cuál es el coeficiente de rozamiento que tiene un plano inclinado de 35°, respecto a la horizontal, en el que esta apoyado un bloque que pesa 14 kg y no se desliza? µ= 0.7

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54. Cuando comprimimos con las manos una pelota de tenis ¿Por qué en cierto punto se pone tan dura si solo tiene aire adentro? Porque aumentamos la presión del gas que hay en el interior. 55. En invierno en los cumpleaños los globos cercanos a calefactores están más grandes que el resto y los que sacan al exterior están más pequeños ¿Por qué? Porque la presión del aire dentro de ellos varia en forma proporcional a la temperatura. 56. En un auto podemos saber la velocidad del mismo porque el sensor se halla a la salida de la caja de velocidades y la rotación de la tripa del velocímetro es proporcional a la rotación de las ruedas. Pero en un avión ¿cómo miden la velocidad? Porque posee un instrumento llamado Tubo Pitot que mide diferencia de presión entre dos puntos del aire, funciona por el Principio de Bernoulli 57. ¿Qué es un barómetro? Es un instrumento que sirve para medir la presión atmosférica. 58. Dar un ejemplo de unidades de caudal Cm3/seg, litros/min, litros/hora, metros cúbicos/hora, etc 59. Está probado que el ser humano solo puede medir ángulos y longitudes. Basándome en esto ¿cómo mido una presión o una velocidad? -La presión, con un manómetro. Es un aparato que se desenrolla y tiene una aguja que gira sobre un limbo graduado. (mido un ángulo) -La velocidad la mido usando una longitud de referencia y utilizo un reloj para medir el tiempo. Este último me indica el tiempo con un mecanismo que hace girar una aguja sobre un limbo graduado (mido un ángulo), pero si fuera digital usaría la oscilación de un cristal de cuarzo y la onda del mismo esta basada en un movimiento angular.

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