Bloque 1. Actividad formativa

Con la información revisada, y con la que encuentres en la biblioteca o en Internet, resuelve las siguientes interrogantes.

1. Elabora un cuadro comparativo donde muestres las características de volumen y forma de los sólidos, líquidos y gases.

	Sólido	Liquido	Gas
Movimiento	Vibran	Se mueven desordenadamente	Se mueven libremente
Fluidez	Nula	Tienen fluidez	Tienen fluidez
Fuerza de cohesión	Bastante	Poca	Nula
Forma	Definida	Adopta la forma del recipiente	Adopta la forma del recipiente
Volumen	Definido	Definido	Indefinido
Comprensibilidad	Nula	Poca	Bastante

2. Menciona como estas características se ven afectadas por la temperatura y la presión.

No, ni temperatura ni presión afectan apreciablemente la densidad de los sólidos ni los líquidos. 
Sin embargo, algunos se ven afectados más que otros por la temperatura, pero siempre el cambio de densidad es mínimo comparado con el de un gas. Los metales se dilatan con el calor por eso los rieles de las vías ferroviarias tienen una pequeña separación entre sí.

3.- Mediante una consulta  bibliográfica o en Internet elabora una tabla con  valores de densidad de materiales y sustancias comunes (sólidos, líquidos, gases).

4. Escribe brevemente  cual es el uso que se le da al barómetro en cuestiones climatológicas.

Se utiliza para medir la presión atmosférica. La presión atmosférica es el peso por unidad de superficie ejercida por la atmósfera.

5. Considerando su densidad,¿Cuál seria la altura de una columna vertical de agua, necesaria para construir  un barómetro que mida la presión de una atmósfera?

Datos

h=?                               h= P/ρg       h=1.13x10ˆ5 pa/(9.80m/ s²)(1000kg/m³)=11.5m
ρ=1000kg/m³                                         

P=1atm=1.13x10ˆ5 pa

g=9.80m/s²                                                            

6. Realiza una consulta bibliográfica o en Internet sobre las características de la presión arterial y el esfigmomanómetro.

La presión arterial representa la presión de la sangre dentro de las arterias. Habitualmente se registra con un esfigmomanómetro. El esfigmomanómetro consta de un sistema para ejercer presión alrededor de un brazo (o pierna) y de una escala que permite conocer la presión aplicada desde el exterior.

7. A partir de los conceptos de densidad y empuje, explica la razón  por la cual al aplicar  aire caliente  a un globo aerostático este puede flotar.

Un globo aerostático es una aeronave aerostática no propulsada que se sirve del principio de los fluidos de Arquímedes para volar, entendiendo el aire como un fluido.

Siempre están compuestos por una bolsa que encierra una masa de gas más ligero que el aire y de ahí que se conozcan popularmente como globo. En la parte inferior de esta bolsa puede ir una estructura sólida denominada barquilla o se le puede "atar" cualquier tipo de cuerpo, como por ejemplo un censor.

Como no tienen ningún tipo de propulsor, los globos aerostáticos se "dejan llevar" por las corrientes de aire, aunque sí hay algunos tipos que pueden controlar su elevación.

8. Todos sabemos que si colocamos un trozo de acero sólido en un recipiente con agua se hundirá. Sin embargo, materiales tan pesados como el acero se utiliza para fabricar barcos y buques. Considerando  el principio de Arquímedes describe brevemente por que estos objetos permanecen a flote. De la misma manera, describe cual es el  funcionamiento de un submarino.

Principio de Arquímedes: Todo cuerpo que se sumerge en un líquido experimenta un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del líquido desalojado.

9. Mediante una consulta bibliográfica o Internet, explica por que los peces pueden ajustar  su empuje hidrostática para nadar  a diferentes profundidades.

La vejiga natatoria hace que los peces floten a diferentes profundidades es porque pueden comprimir los gases que están en su interior, reduciendo su volumen e incrementando la densidad relativa del pez. De este modo, a menor profundidad la vejiga natatoria se expande, mientras que a mayor profundidad se comprime para adecuar la densidad del pez a la densidad del agua. La cantidad de gases presentes en la vejiga natatoria de los peces es variable; por ejemplo, en la carpa la vejiga natatoria está unida al esófago, así que el gas puede ser expulsado o añadido por esta vía.

10. ¿Por qué cuando se destapa una botella de sidra el tapón sale disparado  y se escucha un “pop”?

Porque cuando se encierra una botella se acumula con un gas especial para mantenerla gasificada y por vario tiempo entonces cuando se destapa se genera una presión consiste en un espacio pequeño o grande que hace que el gas disperse una impulsión térmica relacionada con fuerza estática que se transforma en un sonido y potencia.

11. A partir  de la ecuación de Bernoulli, explicar cual es el  funcionamiento de las  alas  de los aviones y el principio de los remolinos  que generan los huracanes.

En el caso del ala de un avión la parte de abajo se llama intradós y la superior extradós, como pega el viento en el intradós se crea una presión dinámica positiva, y en el extradós una presión negativa, la presión dinámica es la energía de presión potencial que lleva el fluido con la velocidad. Al haber una diferencia de presión entre el intradós y el extradós se crea el levantamiento o sustentación o empuje, pero existe una componente de esa fuerza en la dirección del fluido a la que se le denomina arrastre. Por eso el perfil alar del avión debe ser muy aerodinámico, con mínimo arrastre y mucha sustentación.

Ejercicios

1. Varias joyas de plata sólida (ρ=10 500 kg/m³) se funden y se vacían en un disco circular sólido de 2 cm de espesor. Si la masa total de la joya terminada es de  1 kg, determina el diámetro del disco.

Datos                        v=m/ρ                                  v=1 kg/ 10 500 kg/m³ 

ρ= 10 500 kg/m³             V=πr²h                                v=9.52x10ˆ-05 m³           

h=  2 cm= 0.02 m                                                      r=√ v/ πh  

m= 1 kg                                                                      r=√9.52x10ˆ-05 m³/π(0.002)   

d=?                                                                             r=0.03   d=2r = 2(0.03)=0.06m

2. Los zapatos de un tacón alto pueden ejercer una gran cantidad de presión sobre el piso. Supón que el radio de un tacón mide 6 mm. Cuando una persona camina normalmente casi todo el peso del cuerpo actúa en forma perpendicular en contra del área del tacón, debida al peso de una mujer de 50 kg. ¿Cuál es la razón de esta presión originada por la presión atmosférica?

Datos

r=6mm=6x10ˆ-03m           W=F                    W=(50 kg)(9.80 m/s²)=490 N

p=?                                     W=mg                 A=π(6x10ˆ-03m)² =1.13x10ˆ-04 m²        

m=50 kg                             A= πr²                  P=490 N /1.13x10ˆ04 m²

g=9.80 m/s²                       P=F/A

W=?                           

3. Gonzalo tiene una masa igual a 80 kg (con todo y portafolio) y se encuentra de pie sobre un pistón de 40 cm de diámetro de cierta prensa hidráulica. Si se desea levantar un auto compacto de tonelada y media aproximadamente, ¿cuál tendrá que ser el diámetro mínimo del pistón que levantará dicho automóvil?

Datos

m1= 80 kg                                   F1/A1=F2/A2      A2=(14700N) (π(0.40m)²/4)/784N

d1=40 cm=0.40m                       A2=F2A1/F1       A2=2.35m²

m2= 1½ tonelada =1500kg       A= πD²/4             D=√4(2.35m²)/π

d2=?                                             D=√4A/π             D=1.72m

W=?

4. Arturo pesa 65 kg y maneja una bicicleta de carreras de 10 kg. Supón que el peso total de ambos se encuentra soportado por ambas llantas de la bicicleta. Al medir la presión de cada llanta, da una lectura de 7.6x10ˆ 5 Pa. Determina el área de contacto de cada una de la llantas con el piso.

Datos

mA= 65 kg                     A=F/P                        W=(75 Kg)(9.80 m/s²)=735 N                     

mb= 10 kg                     F=W                           A=735 N/7.6x10ˆ5 Pa = 9.67m²

mt= 75 Kg                      W=mg                       A/2 llantas= 9.67m²/2= 4.83 m²

P=7.6x10ˆ5 Pa

W=?

A=?

5. Las Marianas es la fosa marica más profunda del planeta, tiene una profundidad de 11.924 m bajo el nivel del mar. Se encuentra en la parte occidental del Océano Pacífico norte, al este de las Islas Marianas. Debido a la gran presión que existe a dichas profundidades, sólo se ha descendido una vez, el 23 de enero de 1990, usando batiscafo llamado Trieste, invención de Jaques Piccard. Si consideramos que la densidad del agua de mar es de 1.03x10³ kg/m³ , determina la presión que tuvo que soportar el Trieste.

Datos

h= 11.924m               Pt= Patm+ρgh  

ρ=1.03x10³ kg/m³    Pt=1.013x10ˆ5 Pa+(1.03x10³ kg/m³)(9.80 m/s²)(11.924m)                 

Pt=?                                 Pt=221,660.85

g= 9.80 m/s²     

Patm= 1.013x10ˆ5 Pa                

6. En un consultorio dental, el Dr. Saúl tiene una silla que descansa sobre un pistón de 12 cm de diámetro. El lado de entrada tiene un pistón cuya área de sección trasversal es de 15x10ˆ4 m² y lo bombea con un pedal. Si el sillón y el paciente tienen una masa combinada de 120 kg, determina la fuerza que debe aplicar Pedro al pedal de la entrada para levantar el sillón.

Datos

d2= 12 cm= 0.12m     F1/A1=F2/A2      F1=(1176N)(15x10ˆ-04m²)/ π((0.12m) ²/4)

A1=15x10ˆ-04m²        F1=F2A1/A2       F1=160.36N

m2=120 kg                 A= πD²/4            

F1=?

W=?

7. Un tanque de agua, como el que se neutra en la figura, se encuentra en una escuela. Dicho tanque se halla abierto y tiene un pequeño agujero a 10 metros por debajo del nivel del agua, por el cual ésta sale a razón de 1.5x10ˆ-3 m³7 min. Determina la velocidad con la que fluye el agua y el diámetro del agujero.

Datos

h=10 m                            V=√2gh               V=√2(9.80 m/s²)(10m)=14m/s    

Q=1.5x10ˆ-3 m³/min        A=Q/V               A=(2.5x10ˆ-05 m³/s)/14m/s=1.78m²  

Q=2.5x10ˆ-05 m³/s          D= √4A/π          D=√4(1.78m² )/ π=1.50m

V=?

d=?

g=.80 m/s²    

8. En cierto parque se encuentra una fuente que manda un chorro de agua hasta una altura de 4 metros. Considerando que el diámetro de la tubería por la que sale el agua de una pulgada, determina cuántos litros por minuto utiliza la fuente.

Datos

h=4m                                     V=√2gh          V=√2(9.80 m/s²)(4m)=8.85m/s

d=1 pulgada=0.0254 m       Q=VA           Q=(8.85m/s)π(0.0254m)²/4=4.48m³/s           

V=?                                        A= πD²/4      Q= 4.48m³/s = 268 800 l/min.

Q=?

g= 9.80 m/s²    

 

Crucigrama

·         Horizontal

1. Esta ecuación demuestra que el flujo de un fluido tiene el mismo valor en cualquier punto de un tubo que sólo tenga un punto de entrada y otro de salida.
2. Al introducir un objeto en un líquido, flota o se hunde dependiendo del factor.
3. fuerza de atracción que se presenta entre las moléculas de una misma sustancia.
4. Ecuación que involucra la presión, la rapidez y la elevación de un fluido.
5. Tipo de presión debida a la gravedad y la altura.
6. Principio que indica que cualquier aumento en la presión sobre la superficie de un fluido será transmitido a todos los puntos del mismo.
7. Fuerza de atracción que se presenta entre las moléculas de sustancias diferentes.
8. Sustancia capaz de fluir y que se adapta a la forma del recipiente que la contiene.

·         Vertical

1. Tubo horizontal que tiene una reducción de área, misma que aumenta la rapidez del fluido.
2. Fuerza igual al peso del fluido desplazado por un objeto.
3. Fenómeno que se presenta cuando las fuerzas adhesivas son mayores que las fuerzas de cohesión.
4. Cantidad escalar que tiene en cuenta la fuerza, así como el área de sección trasversal sobre la que actúa dicha fuerza.
5. Flujo en el cual la velocidad de las partículas de un fluido es constante.
6. Se encarga del estudio de los fluidos en movimiento.
7. Resistencia interna que se ofrece a un objeto que se mueve en un fluido.
8. Presión que depende de la presión provocada por la altura de la columna del fluido más la presión atmosférica.