COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE QUERÉTARO Plantel No. 7 El Marqués GUIA DE REGULARIZACIÓN DE FÍSICA II UNIDAD 1

Transcripción

1 UNIDAD 1 I. INTRODUCCIÓN 1. Investiga y resume los siguientes conceptos: a. HIDRODINÁMICA: b. HIDROSTÁTICA: c. HIDRÁULICA 2. Investiga y resume en qué consiste cada una de las características de los fluidos (viscosidad, tensión superficial, capilaridad, cohesión y adhesión) 3. Investiga y resume qué es la Densidad Absoluta, la Densidad Relativa y el Peso Específico II. DENSIDAD Y PESO ESPECÍFICO A. En el siguiente recuadro pon el modelo matemático que se utiliza para calcular la densidad y el peso específico: DENSIDAD PESO ESPECIFICO 1. Cuál es la densidad de la gasolina si un volumen de m 3 tiene una masa de 20 kg? 2. Qué volumen ocupan 500g de mercurio si su densidad es de kg/m 3? 3. Cuál es la masa de cuatro litros de sangre considerando que la densidad de la sangre a 25 o C es de kg/m 3?

2 4. La densidad relativa del hierro es de 7.2: a. Cuánto vale su densidad absoluta? b. Cuál es la masa de 100 cm 3 de hierro? 5. Si la densidad absoluta del alcohol es 0.79 g/cm3, contesta: a. Qué volumen ocupará 1 kg de alcohol? b. Cuál será el valor del Peso (W) de dicho volumen de alcohol? c. Cuál es el Peso Específico del alcohol? III. PRSIÓN, PRESIÓN HIDROSTÁTICA, PRESIÓN ABSOLUTA, PRESIÓN ATMOSFÉRICA. A. Investiga y resume los conceptos de: a. Presión: b. Presión Hidrostática: c. Presión Absoluta: d. Presión Atmosférica:

3 B. En el siguiente recuadro escribe el modelo matemático que se utiliza para calcular lo que se indica: PRESIÓN PRESIÓN HIDROSTÁTICA PRESIÓN ABSOLUTA a. b. IV. PRESIÓN 1. Un acróbata de 65 kg realiza un acto de equilibrio sobre un bastón. El extremo del bastón, en contacto con el piso, tiene un área de 2 cm 2. Determina la presión que el bastón ejerce en estas condiciones, sobre la superficie. 2. Si una persona que pesa 686 N se encuentra de pie sobre una superficie de 50 cm2, cuál es la presión que ejerce? 3. Calcula la presión en el líquido contenido en una jeringa cuando el doctor aplica una fuerza de 40 N al émbolo de la jeringa, cuyo radio es de 0.6 cm. 4. Un gas a 4 atmósferas de presión se halla en un reciente cúbico de 0.20 m de lado. Determina la fuerza que ejerce el gas sobre una pared del recipiente cúbico. 5. Raúl tiene dos cubos, uno de aluminio y otro de acero. Si la masa de cada uno de ellos es de 600 g y las densidades absolutas del aluminio y el acero son 2.7 g/cm 3 y 7.8 g/cm 3, respectivamente, contesta lo siguiente: a. Qué volumen ocupan? b. Qué presión ejercen sobre la superficie en que se apoyan? 6. Un buzo está situado a 15 m por debajo del nivel del mar, cuya densidad absoluta es de 1100 kg/m 3. Calcula: a. La presión hidrostática que experimenta el buzo a dicha profundidad. b. La fuerza debido a esa presión. Considera que el área del buzo es de 2.2 m 2 y que la presión es la misma en todos los puntos de su superficie.

4 7. Cuál es la presión hidrostática n el fondo d una alberca que está llena si su profundidad es de 6 m? La densidad absoluto del agua es de 1.08 g/cm En el océano pacífico se encuentra la falla Mariana que tiene una profundidad aproximada de 11,000m. Si la densidad del mar en esa zona es de 1025 kg/m 3 : a. Calcula la presión hidrostática que experimenta un ser vivo a dicha profundidad. b. Calcula la presión absoluta en esas condiciones en atmósferas. 9. Un buzo que se encontraba a una profundidad de 20 m asciende hasta una profundidad de 10 m. Cuál es el cambio de presión que experimenta durante el ascenso? 10. Se pretende bombear agua hasta la azotea de un edificio que tiene 40m de altura, qué presión manométrica se necesita en la tubería de agua que está en la base del edificio para elevar el agua? 11. Qué tan alto subirá el agua por la tubería de un edificio si el manómetro que mide la presión del agua indica que ésta es de Pa al nivel de la superficie? 12. Cuál es la presión total que experimenta un pez en su superficie si se encuentra a una profundidad de 10m? La densidad del agua es de 1025 kg/m Un buzo que se encontraba a una profundidad de 20 m asciende hasta una profundidad de 10 m. Cuál es el cambio de presión que experimenta durante el ascenso?

5 V. PRINCIPIOS DE ARQUÍMEDES Y DE PASCAL. A. Investiga y resume el Principio de Pascal. B. Investiga y resume el Principio de Arquímedes C. En el siguiente recuadro escribe el modelo matemático que se utiliza para el principio solicitado: PRINCIPIO DE PASCAL PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES D. APLICANDO EL PRINCIPIO DE PASCAL EN LA PRENSA HIDRÁULICA. 1. En una prensa hidráulica, como la que se muestra en la siguiente figura, el pistón mayor en la sección transversal tiene un área A= 200 cm 2, y el área de la sección transversal del pistón pequeño es a = 10 cm 2. Si una fuerza de f=200n se aplica sobre el pistón pequeño, cuál es la fuerza F en el pistón grande? 2. Una prensa hidráulica tiene un émbolo pequeño de 10cm de diámetro y otro grande de 50cm. Qué fuerza se obtendrá en el émbolo grande si al pequeño se le aplica una fuerza f= 20N? 3. Si el émbolo pequeño de una prensa hidráulica tiene un diámetro de 6cm el émbolo grane uno de 60 cm, calcula: a. Qué peso sobre el émbolo pequeño soportar N de un auto sobre el émbolo grande? b. Qué distancia debe desplazarse el émbolo pequeño para que el automóvil se eleve 50 cm en el otro émbolo?

6 E. APLICANDO EL PRINCIPIO DE ARQUIMEDES. 1. Una piedra se suspende d un dinamómetro. Éste registra una lectura de 8 N en el aire y de 4.6 N cuando la piedra está sumergida en agua. Cuál es el valor del empuje que experimenta la piedra? 2. Un cubo de 10 cm de lado flota en el agua de un estanque, sobresaliendo 2 cm. Calcula: a. El empuje ejercido por el agua sobre el cubo. b. La densidad del cubo. 3. Un objeto pesa 300N en el aire y 225 N dentro del agua. Calcula: a. El empuje ejercido por el agua sobre el cuerpo. b. El volumen del objeto. c. La densidad de cuerpo. 4. Qué fracción del volumen de un trozo de nielo sobresale de la superficie libre del agua cuando flota en agua dulce? La densidad absoluta del ielo es de g/cm 3 y la del agua dulce es de 1 g/cm 3. VI. GASTO Y FLUJO. A. En el siguiente recuadro escribe el modelo matemático que se utiliza para el principio solicitado: GASTO FLUJO B. Ejercicios 1. A través de un tubo de 0.06 m de diámetro fluye agua a una velocidad de 5 m/s, determina: c. El gasto d. El flujo 2. En una tubería de 4 cm 2 de sección transversal circula aceite a una velocidad de 3 m/s, cuál es el gasto en m 3 /s?

7 3. Se encontró que por un tubo cuyo diámetro interno es de 10.0 mm salen 0.02 m 3 de agua en un tiempo de 6s, Cuál es el valor de la velocidad media del agua por el tubo? VII. ECUACION DE LA CONTINUIDAD Y TEOREMA DE TORRICELLI. A. En el siguiente recuadro escribe el modelo matemático que se utiliza de acuerdo a lo solicitado: ECUACIÓN DE LA CONTINUIDAD TEOREMA DE TORRICELLI B. Ejercicios. 1. Por un tubo de 2.5 cm de diámetro fluye agua con una rapidez de 20 cm/s. Si se reduce el diámetro a 1.2 cm, con qué velocidad saldrá el agua? 2. Un acueducto de 30 cm de diámetro interno surte agua a través de una cañería cuyo diámetro interno es de 1 cm. Si la velocidad media en la tubería de la cañería es de 4 cm/s, cuál será el valor de la velocidad en cm/s del acueducto? 3. Una corriente de agua cae verticalmente. En un punto el área de dicha corriente es de 6 cm 2, más abajo su velocidad se triplica, cuánto disminuye el área? 4. Un vaso sanguíneo de radio r se divide en cuatro vasos sanguíneos cada uno de radio r/3. Si la velocidad de la sangre en el más ancho es v, cuál es la velocidad media en cada uno de los vasos estrechos con respecto a la velocidad en el más ancho? 5. Un tanque abierto tiene un orificio de 1.5 cm de radio, que se encuentra a 7m por debajo del nivel del agua contenida en el tanque, con qué magnitud de velocidad saldrá el agua del orificio? (utiliza el teorema de Torricelli)

8 6. Un tanque abierto en su parte superior tiene una abertura de 2 cm de diámetro interior que se encuentra a 4 m por debajo de la superficie del agua contenida en el recipiente. Qué volumen de agua saldrá por minuto a través de dicha abertura? Expresa el resultado en m 3 /min. VIII. PRINCIPIO DE BERNOULLI. A. Investiga y enuncia el principio de Bernoulli. B. En el siguiente recuadro escribe el modelo matemático que se utiliza en el principio de Bernolli PRINCIPIO DE BERNOULLLI C. Ejercicios. 1. Una corriente de agua se mueve a una velocidad de 5 m/s a través en un tubo con área transversal de 3 cm 2. El agua desciende gradualmente 8 m, mientras el tubo se incrementa a un área de 7 cm 2. Contesta: a. cuál es la velocidad del agua en el nivel de abajo? b. Si la presión en el punto de arriba es de Pa, Cuál es la presión en el punto de abajo? 2. Una tubería horizontal de 0.02 m2 de área en su sección 1 tiene un estrechamiento en la sección 2 con un área de m2. La velocidad del agua en la sección 1 es de 6 m/s a una pr3sión de Pa. Determina: a. La velocidad v 2 en el estrechamiento. b. La presión P 2 en el estrechamiento (utiliza la ecuación de Bernoulli)