Prof : Christian A. Quiroz Ravanal

Guia 2º Medio

Integrativa

1.- ........La energía potencial depende de la altura del cuerpo.

2.-.........La fuerza ejercida en un cuerpo hace que este realice un trabajo.

3.-.........La potencia desarrollada por una máquina depende de su velocidad.

4.- ........La masa no tiene ninguna ingerencia en la energía cinética.

5.-.........La energía es la capacidad para producir transformaciones en los cuerpos.

6.- ........Todas las fuerzas producen desplazamiento.

7.-......... La unidad de medida de la potencia es el Watt

8.- .........La energía total en un cuerpo es constante.

9.-..........La energía está constantemente transformándose.

10..........El trabajo es una magnitud escalar.

11..........Cuando un cuerpo de desplaza en un plano horizontal el roce no altera el valor
del trabajo realizado.


12.- En cuánto aumenta o disminuye el trabajo mecánico si :

a) La fuerza aplicada aumenta al doble
b) El desplazamiento aumenta al triple.


13.- Expresar en grados Fahrenheit las siguientes temperaturas. a) –5 ° C b) –30° C

a) – 23° F - 48° F
b) -268° F -243° F
c) 23° F 22°F
a) No se pueden determinar

14.- A que temperatura los termómetros Fahrenheit marcarán lo mismo?

a) 0° C 373° F
b) 40°C 65°C
c) –40°C -40°F
d) 28°C -28°F

15.- Expresar en la escala Kelvin 50°C

a) 323°K
b) 78°C
c) 43°C
d) 223°C
16.- Expresar en la escala Kelvin 0° F

a) 423°C
b) –28°K
c) 255,3° K
d) 0°C
e) N.A.

17.- El volumen de un trozo de mármol es, a 5°C, de 3,8 m3.¿Cuál será su volumen a 35° C?
coeficiente mármol = 0,000026

a) 35,98 cm3
b) 359,8 cm3
c) 3,598 cm3
d) 3,8088 cm3
e) N.A.

18.- En cuánto aumenta o disminuye la energía Cinética si :

a) Aumenta la masa al doble.
b) Aumenta la velocidad al doble
c) La masa disminuye a la tercera parte

19.- ¿Que energías están presentes en las energía total?


20.- ¿Si el trabajo realizado por un automóvil es cero, que potencia desarrolla en 30s?



21.- Que energía cinética tiene al tocar el suelo un cuerpo de 100 Kg de peso que cae
desde 40m.


22.- Cual es la temperatura normal de una persona( 36,6° C ) expresada en grados Fahrenheit.


23.- Un recipiente de cinc de 40 cm3 está lleno de mercurio a la temperatura de 20°C.¿Cuánto
mercurio se derramará si la temperatura asciende hasta 80° C?. Merc : 0,0000182 1/ °C

a) 0,459 cm3
b) 0,523 cm3
c) 4,59 cm3
d) 1,23 cm3

24.- Un disco de hierro tiene un radio de 11 cm a 0° C.¿Cuánto aumenta la superficie cuando su
temperatura aumenta hasta 300°C?

a) 2,7 cm3
b) 3,3 cm3
c) 4,2 cm3
d) 2,8 cm3


25.- ¿Cuánto medirá, a 40° C, un alambre de cobre que a 20° C mide 4.000m?

a) 4000,02 m
b) 4000,002m
c) 4000,21m
d) 4000,19m
e) N.A.

26.-.....En invierno es conveniente cerrar bien las ventanas de una habitación para
evitar que entre el frío.

27.-....Al mezclar 100g de agua a 10° C con 100g de agua a 60° C se obtendrá una
mezcla con una temperatura de 35° C.

28.-.....Dados dos cuerpos cualquiera, el de mayor temperatura es el que posee mayor
calor

29.-....Al aumentar la energía cinética de las moléculas de un cuerpo se produce un
incremento de su energía

30.-.....Un material aislante es aquel que no permite el paso de energía calórica desde
un punto a otro.

31.-.....El intercambio de calor de un cuerpo a otro termina cuando ambos alcanzan la
misma energía interna.


32.-......El calor fluye desde un cuerpo de menor temperatura a uno de mayor
temperatura.

33.-......El punto de ebullición del agua es a los 273° Celsius


34.-......Para una misma sustancia, e igual temperatura, a mayor masa, mayor
energía térmica.

35.-.....Todos los materiales tienen la misma capacidad para absorber calor.


36.-......Todos los cuerpos sólidos, líquidos se dilatan cuando se les aplica calor.


37.-.......Las variaciones de longitud son directamente proporcionales a la longitud
inicial

38.-.......Las variaciones de longitud son directamente proporcionales a las
variaciones de la temperatura

39.-......En el caso del agua cuando llega a los 4°C el comportamiento es el mismo que
el de los demás cuerpos.


40.-......En el sistema internacional la capacidad calórica se expresa en Joules/ ° C


41.- Las variaciones de longitud dependen :

a) Del material
b) De la forma
c) La altura
d) El color
e) N.A.

42.- El hielo debido a la temperatura se convierte en agua, a este proceso se denomina

a) Fusión
b) Desenlace
c) Cambio de estado
d) Vaporización
e) N.A.

43.- Es común que las tapas metálicas en frascos de vidrio se aflojen a echarles agua
caliente. Esto funciona porque:

a) El agua disuelve o limpia las impurezas depositadas entre la tapa y el vidrio
b) El coeficiente de dilatación de la tapa es mayor que el envase.
c) El contenido del frasco al dilatarse ejerce presión sobre la tapa.
d) Todo lo anterior es correcto.

44.- Cuando se calienta el líquido en un recipiente, también se dilata el recipiente, a
este fenómeno se denomina :

a) Dilatación Cúbica
b) Dilatación aparente
c) Cambio de estado
d) Presión sobre el recipiente
e) Condensación

45.- La propagación del calor también corresponde a la transferencia de :

a) Ondas electromagnéticas
b) Evaporación de fluidos
c) Condensación de metales
d) Alargamiento de un cuerpo
e) N.A.

46.- Cuando calentamos agua en una tetera, el proceso de propagación de denomina

a) Conducción del calor
b) Convección del calor
c) Dilatación del líquido
d) Aumento de volumen
e) N.A.

47.- La rapidez de la transferencia de calor depende de :

I.-La conductividad térmica del material
II. -Del área de superficie de contacto entre los cuerpos
III.- Del estado de reposo en que se encuentre el material

a) solo I
b) solo II
c) solo III
d) solo I y II
e) solo I y III
f) solo II y III
g) Ninguna.

48.- La temperatura mide :

a) La concentración de energía
b) La dilatación de la energía
c) La suma de las energías microscópicas
d) La intensidad del movimiento de las moléculas
e) N.A.

49.- La energía no se crea ni se destruye Se transfiere y se transforma en otros tipos de
energía. A este proceso se denomina :

a) Ciclo energético
b) Ciclo de ebullición
c) Trabajo realizado
d) Energía cinética de rotación
e) N.A.

50.- Explique como funciona el termómetro clínico de mercurio.



51.- ¿Cuál es la temperatura mas baja que se puede lograr?



52.- Explique en que consiste un aislante térmico.


53.- ¿A qué llamamos equilibrio térmico?


54.- ¿Por qué en los termómetros no se usa agua en lugar de mercurio?


55.- ¿Por qué cuando se construye la vía de ferrocarriles se deja un espacio entre riel y
riel?


56.- Calcular en Joules el trabajo de una fuerza de 1.000N cuyo punto de aplicación se
desplaza 50m en la dirección de la fuerza. R = 50. 000 J

57.- Calcular el trabajo suponiendo que la fuerza anterior forma una ángulo de 60° con la
dirección del desplazamiento. R = 25.000 J.

58.- Un hombre que pesa 80 Kg sube a una torre de 25 m . Calcular el trabajo que realiza.
R = 2.000 Kgm

Prof : Christian A. Quiroz Ravanal

Guia de conceptos 2º Medio
Integrativa

Trabajo Potencia y Energía.

Trabajo , Potencia y Energía son palabras que empleamos diariamente, pero de una manera vaga e imprecisa, e incluso como si fueran sinónimos. Pero cada una de ellas tiene un significado preciso, y diferente.

Trabajo mecánico.

Diremos que un hombre o una máquina realiza trabajo, cuando vence una resistencia a lo largo de un camino.
Ejemplo : para subir un mueble hasta un piso alto, hay que vencer una resistencia, el peso P, a lo largo de un camino, la altura d. El trabajo T, realizado es el producto de la fuerza, P, por la distancia recorrida ,d.

Trabajo = Fuerza por distancia

T = F d. ( Joule )

Ejemplo :

Se desea calcular el trabajo necesario para levantar un mueble de 10 Kg de masa hasta una altura de 20 metros.

P = mg = 10 x 10 = 100N

W = F x d = 100 x 20 = 2.000 Joule.

Casos en que no se realiza trabajo. Un señor sostiene una pesa con la mano. Le cuesta trabajo, en el sentido familiar de la palabra, pero no realiza trabajo mecánico, pues si bien aplica una fuerza., F para equilibrar el peso, no hay camino recorrido por ella por lo tanto .

W = F x 0 = 0.

Un patinador, después de haber adquirido impulso, se deja deslizar sobre sus patines. ¿Qué trabajo realiza?
La fuerza que realiza es nula ( principio de inercia ) . Luego :

F = 0 x d = 0

Caso general : la fuerza y el camino no tienen la misma dirección.
La fuerza aplicada por el jardinero tiene dos efectos.

Hace avanzar la máquina.
La aprieta contra el suelo.

T̉ ' = F ' • d,
T'' = F '' · 0,

Si analizamos las fuerzas nos damos cuenta que F '' no hace avanzar la máquina, por lo tanto la única fuerza que realiza trabajo es F ' o sea :



T = T'
T = F'

En el dibujo se observa que : F'
α
F' = F cos α
F'' F
Reemplazando en la fórmula anterior :

T = F d cos α .

El trabajo realizado por una fuerza F al mover a un cuerpo una distancia d, que forma con su recta de acción un ángulo α, es igual al producto de la fuerza por la distancia y por el coseno del ángulo.

Ejemplo :

Calcular el trabajo realizado por un jardinero, suponiendo que F = 10N que α = 30° y que recorre una distancia de 25 mt.

T = F d cos α = 10 x 25 x cos 30°

T = 10 x 25 x 0,867 = 216,5 Joule.

Caso límite .

Si la distancia recorrida forma con la fuerza una ángulo de 0°, como
cos 0° = 1, la fórmula general se reduce a :

T = F x d

Equivalencia de unidades

1 Kg = 9,8 N

1 Kgm = 1 Kg x 1 m = 9,8 N x 1m = 9,8 N x m = 9,8 Joule.

Ejemplo :

Calcular en dos unidades el trabajo desarrollado por un hombre de 70 Kg al subir un escalón de 20 cm.

T = F d = 70 Kg x 0,2 m = 14 Kgm

T = 14 x 9,8 J = 137,2 Joule.

Idea del Joule

Es el trabajo que se realiza para levantar una pesa de 98 gramos
( Aproximadamente 100gr ) hasta una altura de 1 m

Potencia

Se llama potencia ( desarrollada por un hombre o una máquina ) al cociente entre el trabajo efectuado y el tiempo empleado en realizarlo.

Potencia = Trabajo realizado = P = T ( watts )
Tiempo empleado. t

Ejemplo :

Dos chicos apuestan a quién levanta más rápido una pesa de 20 Kg hasta una altura de 5 m, en un tiempo de 10 s y el otro 15 s.

Cuál de los dos aplicó más fuerza
Cuál realizó más trabajo.

P = T/ t = 100 Kgm/ 10 s = 10 Kgm / s

P = T/ t = 100 Kgm / 15 s = 6,7 Kgm/ s

Una unidad muy común es el HP ( horse Power = potencia de un caballo), que equivale a 75 Kgm/ s :

1 HP = 75 Kgm/ s

Potencia de algunos seres vivos :

1.- La potencia de un caballo común es algo inferior a 1 HP
2.- Un automóvil mediano tiene una potencia de 80 HP
3.- La potencia de un hombre es de alrededor de 1/ 7 de HP
4.- Una locomotora entre 500 y 1000 HP

La unidad de medida de potencia es el Watt = joule/ segundo

Unidades :

Como 1 Kgm = 9,8 J 1 Kgm/ s = 9,8 Watt

1 HP = 75 Kgm/ s

1 HP = 735 watt

El kilowatt-hora

Un Kilowatt-hora es el trabajo realizado en una hora por una máquina que tiene una potencia de 1 KW.

T = Pt = 1 KW x 1h = 1 KWh

1 KWh = 1 kW x 1h = 1000 J/ s x 3.600s = 3. 600.000 J

De acuerdo con la definición :

P = T/ t y T = F x d o sea P = F d / t = Fv

Puede decirse que la potencia de una máquina es igual a la velocidad con que se desplaza la fuerza.


Energía :

Un cuerpo tiene energía cuando es capaz de realizar trabajo.

Energía cinética y energía potencial.

La capacidad de producir trabajo aparece cuando los cuerpos están en movimiento. Se trata de energía cinética.

Energía cinética : Es la energía que tiene un cuerpo debido a su movimiento.

Energía Potencial . Es la energía que tiene un cuerpo debido a su posición.

La energía se medirá en las mismas unidades en que se mide el trabajo.

Es fácil advertir que alguna relación existe entre la energía cinética de un cuerpo y su masa y su velocidad. Si vamos en un automóvil, por ejemplo preferimos que, en todo caso nos choque un autito muy pequeño y no un camión con acoplado, aunque tengan la misma velocidad. Y si hemos de elegir entre dos automóviles iguales que están por chocarnos preferimos el que trae menor velocidad.

Cuando se trata de energía potencial, es evidente que existe una relación con la masa del cuerpo y la altura en que se encuentra.

Ejemplo :

Un resorte que puede lanzar una bolita que pese P = 50 g y que llegue a una altura de h = 3m. Cuando el resorte estaba comprimido, tenía energía potencial: aunque ella no se manifestaba, estaba en potencia. Cuando la soltamos, la energía se manifestó, realizando el trabajo necesario para elevar al cuerpo de peso P hasta la altura h :

E = T = Px h = 0,050Kg x 3 m = 0,150 Kgm

Puesto que se ha realizado un trabajo de 0,150 Kgm, la energía del resorte era de E = 0,150 Kgm.

Resulta así que la energía necesaria para elevar un cuerpo de peso P hasta una altura h es :

E = P h

La energía que gastó el resorte no se ha perdido: la tiene la bolita a la altura h, en forma de energía potencial y la tiene íntegramente, sin que haya perdido nada. Ello significa que cuando la bolita caiga, puede realizar un trabajo igual a P h: por ejemplo, comprimir el mismo resorte.

Conclusión :

Un cuerpo de peso P, colocado a una altura h, tiene una
energía potencial Ep = P h

Significado de la formula Ep = Ph :

1.- La energía potencial de un cuerpo es directamente proporcional a su peso. Es decir, que
si tenemos dos cuerpos colocados a una misma altura, uno de 5 Kg y otro de 10 Kg, el
segundo tiene más energía potencial que el primero, y no sólo más, sino exactamente el
doble, porque su peso es el doble.

2.- La energía potencial de un cuerpo es directamente proporcional a la altura a que está
colocado. Es decir que si tenemos dos cuerpos del mismo peso, pero uno a 2 m de altura
y el otro a 6 metros, este tiene más energía potencial que el otro y no solo tiene más,
sino que su energía es el triple, porque su altura es el triple.

La energía cinética :

Al caer la bolita desde la altura h adquiere energía cinética, que va aumentando a medida que se acerca al suelo ( pues su velocidad va aumentando ) ¿Qué energía cinética tiene al llegar?. Pues como la energía se mide por el trabajo realizado, será Ec = T. Pero el trabajo realizado por la bolita vale T = P h. Por lo tanto :

Ec = p h

Además : P = mg y h = v2 ( caída de los cuerpos )
2g

por lo tanto Ec = m g v2
2g

Ec = 1 mv2
2
En conclusión :

Un cuerpo de masa m que se mueve con velocidad v, tiene
una energía cinética Ec = mv2
2

Significado de la fórmula Ec = 1 mv2
2

1.- La energía de un cuerpo es directamente proporcional a su masa. Es decir, que si
tenemos dos cuerpos que se mueven a la misma velocidad, pero el primero tiene una
masa de 2 Kg y el segundo de 8 Kg, el segundo tiene cuatro veces más energía cinética,
pues su masa es cuatro veces mayor.

2.- La energía cinética de un cuerpo es directamente proporcional al cuadrado de su
velocidad. Es decir si tenemos dos cuerpos de la misma masa y uno de ellos se mueve a
10 Km/ h y el segundo a 20 Km/ h, el segundo tiene más energía cinética; pero no sólo
tiene más, sino que tiene 4 veces más, porque su velocidad es el doble.

22 = 4 si la velocidad fuera el triple, tendría 9 veces más energía 32 = 9 etc.

Ejemplo :

Calcular la energía cinética de un automóvil de 1.500 Kg que viaja a 108 Km/ h

108 Km/ h = 108 x 1.000 = 30 m/ s
3.600

Ec = mv2 = 1.500 x ( 30 )2 = 675.000 Joules
2 2

Ec = 675. 000 J.