Ejercicios pág 119

1.-Pon dos ejemplos de movimientos ondulatorios en los que pueda apreciarse que existe un transporte de energía, pero no de materia.

- Una cuerda que vibra

- Las ondas sonoras en el aire

2.-Dibuja tres ondas que cumplan estas condiciones:

a)La segunda onda tiene la misma longitud de onda que la primera y amplitud doble.

b)La tercera onda tiene frecuencia doble que la primera y la misma amplitud

3.-Un movimiento ondulatorio se propaga con una frecuencia de 25Hz. ¿Cuál es su período?

f = 25Hz

T = ?

f = 1/T ; T = 1/f

T = 1/25

T = 0,04s

4.-Al dejar caer una piedra en un lago se forman ondas. Si la distancia entre dos crestas consecutivas es de 35cm y las ondas se desplazan con una velocidad de 2,8m/s :

a)¿Cuál es la frecuencia de las ondas?

b)¿Cuál es el tiempo empleado en cada vibración?

v = 2,8m/s

λ = 35cm = 0,35m

v= λ.f ; f = λ.v

f = 0,35 . 2,8

f = 8 Hz

b)

f = 1/T ; T = 1/f

T = 1/8

T = 0,125s

Ondas: Luz y Sonido

Ondas

- Definición de Onda: transmisión de energía sin transporte de materia, mediante la propagación de una perturbación.

Clases de Ondas

Según su naturaleza, las ondas pueden ser:

a) Mecánicas. Requieren un medio material para propagarse. Ejemplo: sonido, onda producida por el choque de una piedra sobre el agua, una cuerda que vibra, etc.

b) Electromagnéticas. Se producen debido a campos eléctricos y magnéticos variables. No necesitan un medio material para su propagación. Ejemplo: una onda de radio, la luz, los rayos ultravioletas, los infrarrojos...

Según la dirección de la vibración las ondas se pueden clasificar en:

a) Longitudinales. cuando la dirección de la vibración que perturba coincide con la dirección de la propagación.

b) Transversales. Cuando la dirección de la vibración que perturba es perpendicular a la dirección de la propagación.

Características de una Onda

Si hacemos vibrar una cuerda, la onda se visualiza de esta manera y vibra en torno a unas posiciones de equilibrio. Se puede distinguir:

a) Amplitud de la Onda (A). Máximo desplazamiento que experimenta un punto del cuerpo de su posición de equilibrio.

b) Longitud de Onda (λ). Distancia entre dos puntos que se encuentran en el mismo estado de vibración.

Resolución del examen

1.-Un motor de una apisonadora desarrolla una potencia de 8.10⁴ w. Calcula el trabajo que realiza si está funcionando media hora.

P = 8.10⁴ w
t = 30min = 1800s

P = W/t ; W = P . t
W = 8.10⁴ w . 1800s
W = 144 . 10⁶

¿Qué fuerza desarrollará el motor si la apisonadora va a 5m/s ?

P = F . V ; F = P/V
F = 8.10⁴ w / 5m_/s
F = 16000 N

2.- Enuncia el principio de conservación de la energía mecánica.

" Si sobre un cuerpo la única fuerza actuante es el peso, entonces se mantiene constante su energía mecánica".

EmA = EmB

EcA + EpA = EcB + EpB

Siendo A y B dos puntos del espacio situados a distintas alturas.

3.-Se deja caer una pelota de 500g desde un 4º piso sin velocidad inicial.

a)¿Con qué velocidad llega al suelo?

m = 500g = 0,5Kg
V₀ = 0m/s

Em_A = Em_B
Ec_A + Ep_A = Ec_B + Ep_B
0 + m.g.h_A = (m.v²B)/2 + 0

V²B = 2.g.h_A
V²B = 2 . 9,8 . 12
V_B = 15,34m/s

b)Calcula la energía potencial en el piso 3

h_C = 9m

Ep_C = m.g.h_C
Ep_C = 0,5 . 9,8 . 9
Ep_C = 44,1 J

c)Calcula la energía cinética cuando pasa por el piso 1

Em_D = Em_A
Ec_D + Ep_D = Ec_A + Ep_A
Ec_D + m.g.h_D = 0 + m.g.h_A

Ec_D = m.g.h_A - m.g.h_D
Ec_D = m.g (h_A - h_D)
Ec_D = 0,5 . 9,8 (12 - 3)
Ec_D = 44,1 J

4.-Direfencia entre calor y temperatura

El calor es la forma de transmisión de la energía debido a una diferencia de temperatura debida a dos cuerpos en contacto o al propio cuerpo. Se mide en Julios o en calorías mientras que la temperatura es una magnitud física que tiene que ver con el estado de agitación de las moléculas.


5.- Nombra los efectos del calor:

- Varicación de la temperatura
- Cambios de estado
- Dilatación

6.-Razona si es verdadero o falso

"Si empujo un caballito de juguete por el suelo la fuera peso realiza trabajo."

Es falso, porque la fuerza peso y el desplazamiento forman un ángulo de 90º, es decir, son perpendiculares.

"Un saltador de pértiga cuando está en el aire no tiene energía potencial y gana cinética"

Falsa, porque cuando el saltador está en el aire adquiere energía potencial y pierde energía cinética hasta que llega al punto de mas altura y la energía potencial se transforma en energía cinética.

7.-Una pieza de metal de 400g está a 180ºC y se enfría sumergiendola en 1Kg de agua. Si la temepratura inicial del agua son 10ºC y la temperatura de equilibrio son 12ºC, ¿ cuál es el calor específico del metal?

m₁ = 0,4Kg
tm_o = 180ºC
ta_o = 10ºC
m₂ = 1Kg

Q₁ + Q₂ = 0
m₁ . Ce (t - tm_o) + m₂ . Ce (t - ta_o)= 0
0,4 . C₁ (-168) + 1Kg . 4180 . 2 = 0
-67,24C₁ + 8360 = 0
C₁ = 124,4 J/Kg.K

8.-Calcula la cantidad de calor que se perderá al pasar 0,4Kg de agua a hielo.

Q = m.L_s
Q = 0,4Kg (-333,5KJ/Kg)
Q = -133,4 KJ

Laura&Marta&Paula

Experimento : Nieve carbónica

El hielo seco o nieve carbónica es el estado sólido del dióxido de carbono el cual se sublima a -70º conviertiendose en gas.

Se utiliza como refrigerante porque al sublimarse, no pasa por el estado líquido, con lo que no produce humedad.
Se usa en el aire acondicionado de aviones y hospitales. También se utiliza en conciertos y películas para efectos especiales como niebla artificial ya que al contacto con el agua el gas en el que se convierte la nieve carbónica arrastra partículas de agua que al ser más densas que el aire no ascienden.

A menudo pensamos que el CO₂ es tóxico pero en realidad es sólo un residuo que producimos al respirar.





Laura & Paula

Ejercicio sobre el calor latente

pág 103

12)Sabiendo que la temperatura de ebullición del benceno es 80,2ºC y, su calor de vaporización 396KJ/Kg calcula el calor que tenemos que sumistrar a 150g de benceno líquido a la temperatura de ebullición para trasformarlo totalmente en vapor.


L_V = 396 KJ/Kg
m = 150g = 0,15Kg

Q = m . L_V
Q = 0,15 . 396
Q = 59,4 KJ

Efectos del Calor III

Dilatación

-Dilatación es el incremento de volumen que experimenta un cuerpo al variar su temperatura.

Dilatación lineal de los sólidos

Cuando un sólido se calienta aumentan sus tres dimensiones, pero hay casos donde el aumento se nota en la longitud, entonces diremos que se produce una dilatación lineal.

Ejemplos: aumento de longitud de vigas, railes, alambres, etc.

Se define el coeficiente de dilatación lineal (λ) de un sólido como la variación que esperimenta por unidad de longitud al aumentar un grado su temperatura. La longitud final l vendrá dada por:

l = l_o (1 + λ . Δt)

l = longitud final (m)

l_o = longitud inicial (m)

λ = coeficiente de dilatación lineal (K^-1 = 1/K)

Δt = incremento de temperatura (Kº )

Ejemplo: Una barra de plomo a 15ºC tiene una longitud inicial de 50 cm. ¿Qué longitud tendrá si se calienta hasta 85ºC?

Datos

t_o = 15ºC

l_o = 50.0 cm

t = 85ºC

λ = 2'9 . 10^-5ºC^-1

Δt = t - t_o = 85ºC - 15ºC = 70ºC = 70Kº

l = 0'5 m (1 + 2'9 . 10^-5/ºC . 70ºC =

l= 0'501 m =50'1 cm

Efectos del calor II

El equilibrio térmico

Cuando ponemos en contacto un cuerpo caliente con otro frío, el caliente cede calor que es absorvido por el frío.

Tras un cierto tiempo, los cuerpos llegan a tener la misma temperatura, entonces se dice que ambos cuerpos están en equilibrio. A la temperatura a la que se igualan se llama temperatura de equilibrio.

Q _cedido = Q _absorvido

Q_cedido + Q _absorvido = 0

Calor latente de fusión

El cambio de estado transcurre a temperatura constante.
Se define como la cantidad de calor que es necesaria comunicar a la unidad de masa para que se funda.

L_F.agua = 333,5 KJ/Kg

Para que 1Kg de agua pase de sólido a liquído (fusión) se necesitan 333,5 KJ

Calor latente de vaporización

El cambio de estado transcurre a temperatura constante.
Se define como la cantidad de calor que es necesaria comunicar a la unidad de masa para que se vaporice.

L_v.agua = 2257 KJ/Kg

En general el calor comunicado o cedido en un cambio de estado viene dado por :

Q = m . L

Siendo L el calor latente de fusión o de vaporización del cuerpo