Contenidos: Resumen de teoría dada hasta el momento y adjunto
la práctica correspondiente a cada tema.
Aquí dejo un resumen de lo
publicado en el blog en estos 2 meses de iniciado el ciclo lectivo.
Es la teoría publicada oportunamente y la práctica que propuse para
cada tema, el 23/04/2020 hice un resumen de lo dado, que en esta oportunidad
(30/4) simplemente lo retomo añadiendo la práctica con las fechas en que las
publiqué.
Además existe el grupo de whatsApp para comunicarnos. La dirección del
blog es: fisicageneral2012.blogspot.com
Lo dado hasta el momento sobre presión, áreas,
densidad y volumen.
Presión:
Es muy corriente que las fuerzas
se ejerzan sobre una cierta área. De ahí que se defina la presión como la
fuerza ejercida (perpendicularmente) sobre la unidad de área.
La unidad de presión en el
sistema internacional (S.I) es el N/ m2 que recibe el nombre de
Pascal (en honor al físico y matemático francés Blas Pascal) y se abrevia como
Pa.
La presión se calcula haciendo : Presión =
fuerza : área ( se
divide)
( La fuerza se mide en Newton ; el área siempre en m2,
si el área está expresa en cm2 hay que pasarlo a m2
dividiendo por 10000; ej: 23 cm2 : 10000= 0,0023 m2)
También :
Presión = peso : área porque el
peso del cuerpo es una fuerza
Y si conocemos la masa , sabemos que el peso = masa .
g ( g= 9,8 m/s2)
Presión = masa . g : área
Pascal es la
unidad de presión que debes usar en todos los ejercicios de este tema y en
general en Física, pero, como oirás expresar la presión en otras unidades,
vamos a darte sus equivalencias.
La presión atmosférica se mide en atmósferas y mm Hg
(milímetros de mercurio). 1 atm = 760 mm Hg ; 1 atm =101300 Pa. Otra
unidad son los bar; 1 bar (b) = 1000 mb (milibar); 1 bar (b) = 100000 Pa.
En Meteorología se usa el milibar o hPa (hectopascal)
1 mb = 100 Pa.
Una fuerza externa aplicada a una
pared móvil, que tiene una cierta área, de un recipiente que contiene un fluido
crea una presión que lo comprime. Por ejemplo un líquido en una jeringa.
La presión es un escalar,
no tiene dirección ni sentido, pero la fuerza que ejerce el fluido contra las
paredes es un vector , tiene dirección perpendicular a las paredes del
recipiente y sentido hacia afuera.
Recordar que según lo dado el año
pasado las fuerzas son acciones que se aplican sobre un cuerpo y generan
movimiento, cambio de dirección del mismo, deformación, lo detienen, etc. Es
una magnitud vectorial y se mide en
Newton.
Recordemos entonces:
La presión es directamente
proporcional a la fuerza e inversamente proporcional a la superficie (área). Si
se disminuye el área sobre la que actúa una fuerza constante, la presión
aumenta; si el área sobre la que actúa la fuerza constante aumenta, la presión
disminuye
Ejercicio resuelto a modo de ejemplo:
¿Cuál es la presión ejercida por una fuerza de 120 N que
actúa sobre una superficie de 0.040 m2? Recordar que la presión
siempre debe estar en m2, si no es así hay que hacer pasaje de
unidad.
P = F:A = 120N: 0,040 m2
P = 3000 Pascal
También debemos conocer las
ecuaciones de áreas, para
saber calcularlas si no son dato.
A. cuadrado= (lado)2
A. círculo = π. (radio)2
hay que elevar al cuadrado el valor del radio y
la unidad
por ejemplo: A = 3,14 . ( 3cm)2 =
28,26 cm2
A. rectángulo = base . altura
A. triángulo = ½ base . altura
Es muy importante reconocer las unidades para saber que
dato es:
Las unidades de áreas más usadas son: m2,
dm2,cm2 mm2
Son las unidades que más vamos a
usar, tengan presente que son las unidades de longitud elevadas al cuadrado,
por ello para hacer un pasaje de unidades multiplican por 100 (por cada unidad
que se desplazan) desde m2 hacia
la derecha y si tienen que desplazarse hacia la izquierda dividen por 100, por
cada unidad que se desplazan.
Sobre densidad sabemos que:
DENSIDAD: Se define como el
cociente entre masa y volumen de una sustancia o es la masa por unidad de volumen.
La densidad es una propiedad intensiva porque no depende de la cantidad de
masa. Por ejemplo no importa si tenemos 1 litro de agua o 200 litros, la
densidad es la misma porque aumenta la masa y también el volumen en forma
proporcional.
En símbolos: ρ = m/V ( ρ: es la letra griega
Rho, se emplea para simbolizar la densidad, pero también podemos simbolizar la
densidad con la letra D )
Donde m es la masa y V el volumen.
Sus unidades que más vamos a usar son kg/m3 , g/cm3
Masa
Recordar que las unidades de masa más empleadas son: gramos (g), kilogramos (kg)
( Es la cantidad de materia que tiene un cuerpo)
Volumen:
Para cuerpos regulares, es decir
que tienen una forma definida, existen ecuaciones para poder calcularlo. Un
volumen son tres dimensiones, por ello las unidades más empleadas son: m3,
dm3, cm3, mm3 .
También se usa el litro, 1L = 1 dm3
( El volumen es el espacio que ocupa un cuerpo)
Para recordar la
densidad del agua es 1000 kg/m3 o 1 g/cm3
La densidad varía con la
temperatura y la presión. A medida que aumenta la temperatura disminuye la
densidad porque aumenta el volumen, siendo la disminución más
notoria en los gases.
La presión produce un aumento en
la densidad, a medida que aumenta la presión disminuye el volumen.
Este efecto es más importante en los gases que en los líquidos.
Aquí debemos saber
calcular volúmenes, cuyas ecuaciones son:
Fórmulas de volumen
|
Forma
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Fórmula
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Variables
|
Cubo
|
V = l 3
|
l es la longitud del lado.
|
Prisma rectangular recto
|
V = PAh
|
P profundidad, A ancho
y h es la altura.
|
Cilindro
|
V = π r2 h
|
R radio al cuadrado, h es la
altura
Π = 3,14
|
cono
|
V= 1/3 A h
|
A área de la base es π r2, h es
la altura.
|
Esfera
|
V= 4/3 π r3
|
r es el radio.
|
También se pueden calcular las áreas de los cuerpos
geométricos,son ecuaciones que se encuentran en la web, por ejemplo:
Para un cilindro: área= 2π r h + 2 π r2
( es decir las dos áreas de la base y el área
lateral) para el ejercicio 2 de la práctica sobre volumen.
Actividades para
realizar sobre presión: ( publicado el 25/03/2020)
Actividad 1: Analiza y
responde desde lo conceptual
a- La presión
ejercida por un cuerpo depende solamente del peso de éste.
b- Para cuerpos de
igual peso, a mayor superficie de apoyo, menor presión. Ejemplifica.
c-La presión
ejercida sobre una superficie resulta( directamente/ inversamente) proporcional
a la fuerza aplicada y ( directamente/ inversamente) proporcional a la
superficie sobre la cual
se aplica.
d- ¿ Qué forma debe
tener un cuerpo para que ejerza la misma presión cualquiera sea la
manera en que se lo apoya?
Actividad 2: Para
resolver
1) Sobre una
cierta área se está ejerciendo una fuerza de 100 N, determine la presión en
Pascal que se ejerce si el
área de contacto es de 5 cm de radio (primero calcular el área de
un círculo) Recordar que el área
del círculo es: Área = π . r2 y
el valor de π = 3,14
2) Calcula la
presión en Pascal ejercida sobre el suelo por un bloque de 21 kg de masa, si el
área sobre la que se apoya tiene
70 cm2. Primero calcular el peso a partir de la masa
dada.
3) Una persona pesa
700 N, posee en sus zapatos una superficie de 83 cm2 en cada uno,
¿qué presión en Pascal ejerce
sobre el suelo?
4) Sobre un clavo
cuya cabeza posee un área de 7 mm2 y su extremo un área de 1 mm2,
se
ejerce una fuerza de 29,4 N.
Calcula la presión en Pascal que ejerce la punta del clavo sobre
la madera que se lo clavó.
5) Considera dos
cuerpos de 200 N, pero uno con 10 cm2 de base y el otro con
sólo 5 cm2 de
base, calcula la presión en Pascales (N/m2)
que cada uno ejerce sobre su base.
Actividad sobre áreas:
( publicado el 3/04/ 2020)
Cálculo de áreas aplicando las
ecuaciones anteriormente publicadas: recuerda que el resultado está acompañado
con una unidad: metro, centímetro, decímetro, etc elevadas al cuadrado. Por
ejemplo: para calcular el área de un círculo de 10 cm de radio, se resuelve
haciendo:
área = π. (radio)2 =
3,14 . (10 cm)2 = 314 cm2
( π vale 3,14 es una letra
griega, se denomina pi)
Resuelve:
1- Calcula el área de un círculo
sabiendo que su radio es de 2 m.
2-Calcula el área de un
círculo de 25 cm de radio
3.- Calcula el área de un
cuadrado cuyo lado mide 4 m.
4.- La base de un rectángulo es 5
m. y la altura la mitad de la base. Calcula el área.
5- Halla el área de un
triángulo cuya base mide 60 cm y la altura del mismo es de 15 cm.
Ejercicios aplicando las ecuaciones de volumen:
Resuelve
1-Calcula el volumen, en
centímetros cúbicos, de una habitación (la forma es de prisma) que
tiene 5 m de largo, 4 m de ancho y 2,5 m de
alto.
2-Calcula la cantidad de hojalata
( área)que se necesitará para hacer 10 envases de forma cilíndrica
de 10 cm de diámetro y 20 cm de
altura. Recordar que el radio es la mitad del diámetro.
3-La cúpula de una catedral tiene
forma semiesférica, de radio 50 m. Calcular el volumen de la esfera
y luego de la semiesfera.
4-Un cubo de 20 cm
de arista está lleno de agua. ¿Cabría esta agua en una esfera
de 20 cm de radio? Calcula el volumen de cada cuerpo y luego resuelve
lo solicitado.
Ejercicios aplicando
la ecuaciones de densidad:
Ejercicio resuelto:
1) Calcula la densidad de un
cuerpo que tiene de volumen 2 cm3 y una masa de 25 g.
ρ
=m/v = 25 g/ 2 cm3 = 12,5 g/cm3
Resuelve:
( No olvidarse de
las unidades del resultado)
1) Calcular la densidad en g/cm³
de una pieza de granito, si la misma tiene forma de prisma de 0,05 m
ancho; 0,1 m de profundidad y 23 cm de alto, cuya masa es de 3,22
kg.
2)Calcula la masa de un cuerpo
que tiene 2 m3 de volumen y una densidad de 13 kg/m3.
3)Calcula la masa de un cubo de
10 cm de lado hecho de corcho, densidad: ρ = 0,14 grs/cm3.
4)Una esfera de Fe
(hierro) cuya densidad es 7,9 g/cm3, tiene un radio de 2
m. ¿Cuál será su masa? Calcula primero el volumen de la esfera.
5)Calcula el volumen de un cuerpo
que tiene una densidad 2 kg/m3 y una masa de 50 kg.
(Aquí debes despejar Volumen de
la ecuación de densidad: d = m/v queda V= m/d)
Esta es la última
actividad publicada para presentar el 20/04
Actividad:
1-Determinar en cuál de los
siguientes casos se provoca mayor presión en Pascal.
a) Una fuerza de 60 N sobre una
superficie de 2 cm ².b) Una fuerza de 900 N sobre una superficie
de 30 cm ².
Resolución:
2- ¿Cuál es el valor de la masa
de un objeto que ejerce una presión de 40 N/m2 sobre un círculo
de 2 cm de radio?
Resolución:
3-¿Cuál es la diferencia entre fuerza
y presión? Defiende tu respuesta.
Resolución:
4-Se desea cortar un trozo de
carne con un cuchillo ejerciendo una fuerza de 20 N. Calcular la presión en
Pascal ejercida por el cuchillo sobre la carne si:
a) si se usara el cuchillo de plano que tiene
una superficie de 0,8 cm2, b)se corta con el filo que tiene una
superficie de 0,00001 cm2
Resolución:
5- Calcula el volumen de un
cilindro de 6 cm de radio y 10 cm de alto.
Resolución: