cuadernillo de estudio - física ii (15-1)

8/9/2019 Cuadernillo de Estudio - Fsica II (15-1)

1/31

1

CUADERNILLO DE ESTUDIO

COORDINACIN DE CIENCIAS FSICO MATEMTICASCICLO ESCOLAR 2013 1

FSICA II

Nombre del Alumno:

Ciclo escolar: Grupo: Fecha:

PRESENTACIN

El presente documento est elaborado con la finalidad de que el alumno/a tenga una gua prctica parapresentar el examen extraordinario. As mismo, para lograr el xito en la preparacin del examenextraordinario es indispensable que el alumno haga uso del libro de texto utilizado durante el curso, a partir de

cual podr responder a los cuestionamientos presentados en este cuadernillo.

Es importante mencionar que la resolucin de este cuadernillo no tiene valor para efectos decalificacin del examen extraordinario, nicamente es complemento del apoyo acadmico, sinembargo, es requisi to indispensable entregarlo resuelto antes de la evaluacin.


2/31

2

Contenido

BLOQUE I: EXPLICAS EL COMPORTAMIENTO DE LOS FLUIDOS........................................................................ 3

BLOQUE II: IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE CALOR Y TEMPERATURA................................................... 10

BLOQUE III: COMPRENDES LAS LEYES DE LA ELECTRICIDAD......................................................................... 15

BLOQUE IV: RELACIONAS LA ELECTRICIDAD CON EL MAGNETISMO ............................................................ 30


3/31

3

BLOQUE I: EXPLICAS EL COMPORTAMIENTO DE LOS FLUIDOS

El bloque I inicia con el estudio de los grandes grupos en que se divide la mecnica de los fluidos, laHidrosttica y la Hidrodinmica. En el primero se analizan las principales caractersticas de los fluidos comoson la capilaridad, la tensin superficial, la presin, la densidad, entre otros; as como los principios de Pascay de Arqumedes. Mientras que el segundo es un anlisis de la conservacin de la masa y la energa en losfluidos en movimiento, que permite comprender el principio de Bernoulli y sus aplicaciones en situaciones dela vida cotidiana y comprensin del funcionamiento de instrumentos tecnolgicos basados en este principio.

Objetos de aprendizajei) Hidrulicaii) Hidrostticaiii) Hidrodinmica

1. Densidad y Peso especfico

Ejemplo 1.1) Para determinar la densidad de un trozo de oro, se midi su masa y se encontr un valor igualque 50 , al medir su volumen ste fue de 2.587 3. Calcular la densidad.Solucin:Datos

= 50 = 2.5873 =?Frmula = Sustituyendo los datos en la expresin propuesta

= 50 2.587 3 = 19.3273

Ejemplo 1.2) 0.5

de alcohol etlico ocupan un volumen de 0.000633

3. Calcular:

a) Cul es su densidad?b) Cul es su peso especfico?

Solucin:Datos =? = 0.5 = 0.0006333 = 9.82 =?Formulaa) =

b) =Sustituyendo los datos en las expresiones propuestas

c) = = 0.50.000633 = 789.88 3 d) = =789.88 3 9.8 2 = 7740.92 3


4/31

4

Actividad 1) Resuelve los siguientes problemas que se proponen a continuacin.

Ejercicio 1) Para cuantificar la densidad de un aceite comestible se midieron 103de aceite y se determinsu masa cuyo valor fue de 9.15 . a) Determinar la densidad; b) si se mezclan los 103de aceite con los103de agua, despus de cierto tiempo. Cul de los dos lquidos se ira al fondo y cual quedara arriba?

Ejercicio 2) 1500 kg de plomo ocupan un volumen de 0.132743Cunto vale su densidad?

Ejercicio 3) Cul es la masa y el peso de 10 litros de mercurio?

Dato: = 13600 3

Ejercicio 4) Qu volumen debe tener un tanque para que pueda almacenar 2040 kg de gasolina cuya

densidad es de 680 3 ?

Ejercicio 5) Si al medir la densidad de los lquidos incoloros se encuentra que: a) sus densidades sondiferentes; b) sus densidades son iguales, qu conclusiones se obtendr de cada caso?


5/31

5

2. Presin, presin hidrosttica, presin atmosfrica, presin manomtrica y presin absoluta.

Ejemplo 2.1) Una persona cuyo peso es de 60 al estar parada sobre el suelo con los pies juntos, stosocupan un rea de 37002. Cul es la presin ejercida sobre el suelo en:

a) 2 b) Pascalc) Kilopascal

Solucin.

a) = =60370 = 0.162 b) Transformacin a pascales:

Como 1 = 9.8 y 1 = 100, tenemos:(1)2 = (100 )2 = 10 0002De donde:

0.162

9.8 1

10 000 212

= 15 680 2 = 15 680 c) Transformacin a kilopascales ():

15 680 1 1 000 = 15.68

Ejemplo 2.2) Una persona ejerce una presin de 0.352 al dar un paso; si el rea ocupada por uno de

sus zapatos es de 2202, calcular la magnitud de su peso en:a) b)

Como =, tenemos que: =Solucin:

a) = = 0.35 2202 = 77b) Trasformacin de a N:

77 9.8 1 = 754.6 Actividad 2) Resuelve los siguientes problemas que se proponen a continuacin.

Ejercicio 1) Determina la presin ejercida sobre el suelo por una caja metlica cuyo peso es de 92

a

actuar sobre un rea de 15 000 2. Expresa el resultado en:a) 2 b) c)


6/31

6

Ejercicio 2) Cual es la presin que se aplica sobre un lquido encerrado en un tanque por medio de un pistnque tiene un rea de 0.022y aplica una fuerza de 100 N.

Ejercicio 3) Determina a que profundidad est sumergido un buceador en el mar, si soporta una presinhidrosttica de 399 840 2 .Dato: 2 = 1020 2

3. Principio de Pascal y Principio de Arqumedes.

Ejemplo 3.1) Qu magnitud de fuerza se obtendr en le mbolo mayor de una prensa hidrulica cuya rea esde 100 2cuando en el mbolo menor de rea igual a 15 2se aplica una fuerza cuya magnitud es de 200N?Solucin:

Datos =? = 100 2 = 15 2 = 200 Formula = = Sustituyendo los datos en la frmula propuesta

= 200 100 215 2 = 1 333.33


7/31

7

Ejemplo 3.2) Un cubo de acero de 20 cm de arista se sumerge totalmente en agua. Si tiene un peso de 564.48N, calcular:

a) Qu empuje recibe?b) Cul ser el peso aparente del cubo?

Solucin:Datos= 20 = 0.2Peso del cubo= 564.48

a) =?b) =?2 = 9800 3

Formulasa) = 3b) =c) =

Sustitucin y resultadosa) =2 = (0.2)3 = 0.0083 = = 9800 3 0.083 = 78.4b) = = 564.48 74.8

= 486.08Actividad 3) Resuelve los siguientes problemas que se proponen a continuacin.

Ejercicio 1) Calcula la magnitud de la fuerza que se aplica en el embolo menor de una prensa hidrulica de10

2de rea, si en el embolo mayor con un rea de 150

2se produce una fuerza cuya magnitud es 10

500 N.

Ejercicio 2) Calcula el dimetro del embolo menor de una prensa hidrulica para que con una fuerza cuyamagnitud es de 400 N se produzca en el mbolo mayor, cuyo dimetro es de 50 cm, una fuerza con unamagnitud de 4 500N.


8/31

8

Ejercicio 3) Un prisma rectangular de cobre, de base igual a 36 2y una altura de 10 cm, se sumerge hastala mitad, por medio de un alambre, en un recipiente que contiene alcohol.

a) Qu volumen de alcohol desaloja?b) Qu magnitud de empuje recibe?c) Cul es el peso aparente del prisma debido al empuje, si su peso real es de 31.36 N?

Dato: = 790 3

4. Hidrodinmica

Ejemplo 4.1) Calcula el tiempo que tardara en llenarse un tanque cuya capacidad es de10 3al suministrarleun gasto de 40 .Solucin:

Datos = 0 = 103 = 40 Frmula

= = Sustituyendo en la formula

=10

3

0.04 3 = 250 Ejemplo 4.2) Determina el dimetro que debe tener una tubera para que el gasto de agua sea de 0.33/auna velocidad cuya magnitud es de 8 m/s.

Solucin:Datos =? = 0.33/ = 8/

Sustitucin y resultados

= 0.338 = 0.03752

=4 0.037523.1416

= 0.218

40 1

31000 = 0.04 3

Transformando unidades

= =

= 4 2 =4

Formulas


9/31

9

Actividad 4. Resuelve los siguientes problemas que se proponen a continuacin.

Ejercicio 1) Para llenar un tanque de almacenamiento de gasolina se envi un gasto de 0.1 3 durante untiempo de 200 s. Qu volumen tiene el tanque?

Ejercicio 2) Determinar el gasto de petrleo crudo que circula por una tubera de rea igual a 0.052en unaseccin transversal, si la magnitud de la velocidad del lquido es de 2/.

Ejercicio 3) Calcula el dimetro que debe tener una tubera para que el gasto sea de 0.023/a una magnitudde velocidad de 1.5/.

Ejercicio 4) Determina la magnitud de la velocidad con la que sale un lquido por un orificio localizado a unaprofundidad de 2.6en un tanque de almacenamiento.

Ejercicio 5) Para medir la magnitud de la velocidad de la corriente de un rio, se introduce en l un tubo dePitot, la altura a la que llega el agua dentro del tubo es de 0.2 m A qu magnitud de la velocidad va lacorriente?


10/31

10

BLOQUE II: IDENTIFICAS DIFERENCIAS ENTRE CALOR Y TEMPERATURA

En el bloque II se introducir la diferencia entre temperatura y calor, para luego presentar las escalastermomtricas. De la misma manera se discutir el efecto de la temperatura sobre la materia, enfatizando enlas dilataciones trmicas: lineal, superficial y cbica. Se incluir un apartado sobre los mecanismos detransferencia de calor (conduccin, conveccin y radiacin), al final se analizarn las leyes de latermodinmica y como, a partir de ellas, se caracterizan los procesos trmicos que involucran gases ideales.

Objetos de aprendizaje.i) El calor y la temperaturaii) La dilatacin trmicaiii) El calor especficoiv) Procesos termodinmicos

1. Dilatacin lineal

Ejemplo 1.1) A una temperatura de 150una varilla de hierro tiene una longitud de 5 m. Cul ser la longitudal aumentar la temperatura a 250?Solucin:

Datos = 11.710610 = 50 = 150 = 250 =?Sustitucin y resultado

= 5[1 + 0.000011701(250 150)]

= 0.0000585


Ejercicio 1) Un puente de acero de 100 m de largo a 80, aumenta su temperatura a 240Cunto medir sulongitud?

Ejercicio 2) Cul es la longitud de un riel de hierro de 50 m a 400, si desciende su temperatura a 60?Cunto se contrajo?

=01 + 0Frmula


11/31

11

2. Calor especfico

Ejemplo 2.1) Seiscientos gramos de hierro se encuentran a una temperatura de 200. Cul ser sutemperatura final si se le suministran 8000 caloras?

SolucinDatos = 600 0

= 20

0

=? = 8000 = 0.113 /0Sustitucin y resultado

= 8000 600 0.113 + 20

0= 117. 990 + 200 = 137. 990Ejemplo 2.2) Determina la cantidad de calor que cede al ambiente una barra de plata de 600 g al enfriarse de2000a 500.Solucin

Datos = 600 0 = 2000 = 500 = 8000 = 0.056 /0Sustitucin y resultados = 600 0.056 /0(500 2000)=5040 Actividad 2. Resuelve los siguientes problemas que se proponen a continuacin.

Ejercicio 1) Qu cantidad de calor se debe aplicar a un trozo de plomo de 850 g para que eleve sutemperatura de 180a 1200?Dato: = 0.031 /0

=

(

0)

0 = =0 +

Frmula

Despejandoobtenemos

=( 0)Frmula


12/31

12

Ejercicio 2) Qu cantidad de calor necesitan 60 g de agua, para que su temperatura aumente 250 a1000?

Ejercicio 3) Dos kilogramos de agua se enfran de 1000 a 150 Qu cantidad de calor cedieron aambiente?

3. Calor cedido y absorbido por los objetos

Ejemplo 3.1) Se tienen 500 g de agua a 800 y se combinan con 500 g de agua a 400, calcular cul es latemperatura final de la solucin.SolucinDatos1 = 5002 = 1 /01 = 800 =?2 = 400 =?Sustitucin y resultado

500 1 0 800 = 500 1 0 400Para este caso = =As tenemos que

40 000 + 20 000 = 500 + 500 Esto es igual a60 000 = 1000

Despejando tenemos: = 60 000

1000

= 600

1 =2

121 =22( 2)

Frmula

Por tanto:


13/31

13

Ejemplo 3.2) Determina cual es la temperatura final de 900 g de agua a 17contenida en un calormetro dealuminio que tiene una masa de 300 g, despus de introducir en ella un trozo de plomo de 400 g previamentecalentado a 100.Solucin:

Datos=?2

= 900

0 = 17 = 300 = 400 = 1002 = 1 0 = 0.217 0 = 0.031 0Solucin y resultado

=2 + =2 2 0+ ( 0)Con ( 0)como factor comn: = (22 + ) ( 0)Sustituyendo los valores tenemos:

400 0.031 0 100 = (900 1 0 + 300 0.217 0)( 17)Multiplicando tenemos:

1240 12.4 =965.1 16 407.7

Al sumar cantidades con y sin :1240 + 16 406.7 = 965.1

+ 12.4 = 17 646.7 = (977.5 )()Despejando a : = 17 646.7

977.5 = 18.05

=2 + Frmula


14/31

14


Ejercicio 1) Se tienen 1000 g de agua a 90 y se combinan con 1000 g de agua a 60. Calcule latemperatura final de la solucin.

Ejercicio 2) Un calormetro de aluminio de 55 g de masa contiene 300 g de agua a una temperatura de 21Si en l se introdujeron 160 g de una aleacin a 85, Cul es su calor especifico si la temperatura del aguase incremento hasta 25

?

Ejercicio 3) Determinar la temperatura a la que se calent una barra de hierro de 3 kg si al ser introducida en 2kg de agua a 15eleva la temperatura de sta a 30.


15/31

15

BLOQUE III: COMPRENDES LAS LEYES DE LA ELECTRICIDAD

El bloque III presenta un anlisis de las propiedades de las cargas elctricas y la ley fundamental de laelectrosttica (Ley de Coulomb) que existe entre ellas, como parte del inicio del estudio de los fenmenoselctricos. Los fundamentos de la electrodinmica son descritos a travs de las leyes de Ohm, Watt y Joule ysu aplicacin en la comprensin del comportamiento de la electricidad en circuitos con resistencias colocadasen serie y en paralelo.

Objetos de aprendizaje.i) Electricidadii) Electrostticaiii) Electrodinmica

1. Ley de Coulomb

Ejemplo 1.1) Calcula la magnitud de la fuerza elctrica entre dos cargas cuyos valores son: 1 = 22 = 4, al estar separadas en el vaco por una distancia de 30 cm.Solucin:Datos

=?1 = 22 = 4 = 30 = 0.3 = 9 1 092/2Sustitucin y resultado

=9 10922 (2)(4)(0.3)2 =9 10922 (2 1 0

3)(4 1 03)(0.3)2 = 8 1 05

Ejemplo 2) Determinar la distancia a la que se encuentran dos cargas elctricas de 7 1 08, al rechazarsecon una fuerza cuya magnitud es de 4.41 103.Solucin:Datos =? = 4.41 1031 = 7 1 082 = 7 1 08 = 9 1 092/2Solucin y resultado

Despejamos r para saber el valor de la distancia solicitada,

=12 =(9 1 092/2)(7 1 08)(7 1 08)

4.41 103 = 1 1 01 = 0.1 = 10

= 122 Formula

= 122 Formula


16/31

16

Actividad 1. Resuelve los siguientes ejercicios que se proponen a continuacin.

Ejercicio 1) Calcular la magnitud de la fuerza elctrica entre dos cargas cuyos valores son: 1 = 22 =6, al estar separadas en el vacio por una distancia de 40 cm. Determinar la magnitud tambin de lafuerza si las cargas se sumergieran en agua.

Ejercicio 2) La magnitud de la fuerza con que se rechaza una carga de 8con otra carga es de 4 1 01Determinar el valor de la carga desconocida si las dos cargas estn en el aire a una distancia de 50 cm.

Ejercicio 3) Dos cargas iguales se encuentran en el aire a 20 cm de distancia y se rechazan con una fuerzacuya magnitud es de 8 1 01. Cunto vale cada carga en coulombs?

Ejercicio 4) Calcula la magnitud de la fuerza de repulsin entre dos protones que se encuentran a unadistancia de 4.2 1015en un ncleo de cobalto.


17/31

17

2. Intensidad del campo elctrico

Ejemplo 2.1) Una carga de prueba de 2se sita en un punto en el que la intensidad del campo elctricotiene una magnitud de 5 1 02/. Cul es la magnitud de la fuerza que acta sobre ella?Solucin:Datos = 2 1 06

= 5 1 0

2/

=?Sustitucin y resultado

= (5 1 02/)(2 1 06) = 1 1 03Ejemplo 2.1) Calcular la magnitud del campo elctrico en el punto medio P entre dos cargas puntuales cuyosvalores son 1 = 6y 2 = 6, Separadas una distancia de 12 cm.Solucin.Supondremos el siguiente arreglo: La direccin del campo elctrico es la misma en las dos cargas, pero elsentido en el punto P debido a 1estar dirigido hacia la derecha, mientras que el campo elctrico debido a 2estar dirigido hacia la izquierda, pues ambas carga son positivas.La intensidad del campo elctrico resultante en el punto P ser el vector suma de las intensidades de cadauna de las cargas. Por tanto: =1 + 2 As

= 12 + 22 = 2 (1 2)El signo (-) es porque el campo elctrico debido a la carga 2va hacia la izquierda.

= 9 10 0.062 (6 4) 104 = 5 1 06/

= =Formula


18/31

18


Ejercicio 1) Determinar la longitud de la fuerza que acta sobre una carga de prueba de 2 1 07al situarseen un punto en el que la intensidad del campo electrico tiene una magnitud de 6 1 04/.Ejercicio 2) Calcular la magnitud de la intensidad del campo elctrico a una distancia de 40 cm de una cargade 9.

Ejercicio 3) La magnitud de la intensidad del campo elctrico producida por una carga de 7en un puntodeterminado es de 5 1 05/. A qu distancia del punto considerado se encuentra la carga?

Ejercicio 4) Una esfera metlica de 11 cm de radio est electrizada con una carga de 2que se encuentradistribuida uniformemente en una superficie. Determinar la magnitud de la intensidad del campo elctrico a 10cm de distancia de la superficie de la esfera.

Ejercicio 5) Determina la magnitud de la intensidad del campo elctrico en el punto medio P entre dos cargaspuntuales de 5cada una, seperadas 15 cm. Nota: propone tu modelo del problema.


19/31

19

3. Intensidad del la corriente elctrica, resistencia elctrica y resistencia en funcin de latemperatura.

Ejemplo 3.1) La intensidad de la corriente elctrica en un circuito es de 13 mA. Cunto tiempo se requierepara que circulen por el circuito 120 coulombs? Expresa el resultado en horas.Solucin:Datos = 1.3 103

= 120

=?Sustitucin y resultado

= 120 1.3 103 = 9.23 103

Transformando las unidades

(9.23 103) 13.6 103 = 233

Ejemplo 3.2) Determinar la resistencia elctrica de un alambre de cobre de 2 km de longitud y 0.08

2de

rea en su seccin transversal a 0.Solucin:Datos = 1.72 108R=? = 2 = 2 1 03 = 0.82 = 0.8 1062Sustitucin y resultados

= (1.72 108)(2 103)0.8 1062 = 43Ejemplo 3.3) La resistencia de un alambre de cobre es de 15a 0, calcular su resistencia a 60.Solucin:Datos = 3.8 10310 = 15 =? = 60Sustitucin y resultado

= 15[1 + (3.8 1031)(60)]= 18.42

= = Formula

= Formula

=0(1 + )Formula


20/31

20


Ejercicio 1) Calcular la intensidad de la corriente elctrica en amperes y en miliamperes, si por una seccin deun conductor circulan 65 coulombs en 30 minutos.

Ejercicio 2) La intensidad de la corriente elctrica en un circuito es de 26 mA. Cunto tiempo se requierepara que circulen por el circuito 185 coulombs? Expresa el resultado en horas.

Ejercicio 3) La resistencia de un alambre de cobre es de a 0, calcular su resistencia a 67.

Ejercicio 4) Determinar la resistencia elctrica de un alambre de cobre de 2.7 km de longitud y 0.062derea en su seccin transversal a 2.


21/31

21

4. Ley de Ohm

Ejemplo 4.1) Determinar la intensidad de la corriente elctrica a travs de una resistencia de 30al aplicarleuna diferencia de potencial de 90 V.Solucin:

Datos =?

= 30

= 90

Sustitucin y resultado

= 90 30

= 3Actividad 4. Resuelve los siguientes ejercicios que se proponen a continuacin.

Ejercicio 1) Calcula la intensidad de la corriente que pasa por una resistencia de 20 al conectarse a unacumulador de 12 V.

Ejercicio 2) Determina la resistencia del filamento de una lmpara para que deje pasar 0.6 A de intensidad de

corriente al ser conectado a una diferencia de potencial de 120 V.

Ejercicio 3) Determinar la intensidad de la corriente elctrica a travs de una resistencia de 22al aplicarleuna diferencia de potencial de 120 V.

= Frmula


22/31

22

5. Circuitos con resistencias conectadas en serie, paralelas y mixtas.

Ejemplo 5.1) Calcular la resistencia equivalente de cuatro resistencias cuyos valores son: 1=10,2 =20,3 = 25,4 = 50,conectadas en: a) serie y b) paralelo.Solucin:

Datos

1=102 = 203 = 254 = 50Sustitucin y resultados

a) En serie

= 10+ 20+ 25+ 50 = 105b) En paralelo1 = 110+ 120+ 125+ 150 1 = 0.1 + 0.005 + 0.04 + 0.02 = 0.21 = 10.21 = 4.76


Ejercicio 1) Calcular el valor de la resistencia equivalente de tres resistencias, cuyos valores son

1=17,

2= 12,

3= 25,Conectadas primero en serie y luego en paralelo.

Ejercicio 2) Calcular el valor de la resistencia que al ser conectada en paralelo con otra de 28, reduce laresistencia de un circuito en 8.

=1 + 2 + 3 + 41 = 11 + 12 + 13 + 14

Formulas


23/31

23

Ejercicio 3) Determina la resistencia equivalente de cuatro resistencias, cuyos valores son: 1=3,2 =1,3 = 4,4 = 2

Ejercicio 4) Elabora un dibujo que represente la conexin en serie de tres focos de 4050 60, respectivamente, conectados a una batera de 90 V. Calcular:

a) La intensidad de la corriente que circula por el circuito.b) La cada de la tensin en cada resistencia

Ejercicio 5) Siete focos de navidad con una resistencia de 30 cada uno, se conectan en serie con unadiferencia de potencial de 90 V. Calcular:

a) La resistencia equivalente del circuito.b) La intensidad de la corriente que circula por cada resistencia.c) La cada de tensin en cada uno de los focos.


24/31

24

6. Potencia elctrica

Ejemplo 6.1) Obtener la potencia elctrica de un tostador de pan cuya resistencia es de 40 y por ellacircula una corriente de 3 A.

Solucin:

Datos

=? = 40 = 3Sustitucin y resultado

= (3)2 40 = 360 WEjemplo 6.2) Calcular el consumo de energa elctrica de un foco de 60 W que dura encendido una horacon quince minutos. El costo de 1 kW-h considrese de

80 centavos.

Solucin:

Datos

Costo de energa elctrica consumida=?

= 60 = 0.06 = 1 15 = 1.25 1 = $0.8Sustitucin y resultado = 0.060 1.25 = 0.075 Costo de energa

0.075 $0.81 = $0.06

=

2

Frmula

=Frmula


25/31

25

Actividad 6.Resuelve los siguientes ejercicios que se proponen a continuacin.

Ejercicio 1) Un foco de 100 W se conecta a una diferencia de potencial de 120 V. Determinar:

a) La resistencia del filamento.b) La intensidad de la corriente elctrica que circula por l.c) La energa que consume el foco durante una hora 30 minutos en kW-h.d) El costo de la energa consumida, si 1

= $0.8

Ejercicio 2) Calcular:

a) La potencia elctrica de una plancha cuya resistencia es de 500al conectarse a una diferencia depotencial de 120 V.

b) Cul es la intensidad de la corriente que circula por la resistencia?

Ejercicio 3) Calcular el costo del consumo de energa elctrica originado por un foco de 75 W que duraencendido 30 mins. Un kW-h = $0.8.

Ejercicio 4) Un horno de microondas requiere de una intensidad de corriente de 10 A a una diferencia de

potencial de 120 V.

a) Cul es la potencia elctrica del horno?b) Cunto se paga por el consumo elctrico si dura encendido 1 hora, 30 minutos y 1 kW-h cuesta $0.8?


26/31

26

7. Efecto Joule

Ejemplo 7.1) Por la resistencia de 30de una plancha elctrica circula una corriente de 4 A al estarconectada a una diferencia de potencial de 120 V. qu cantidad de calor produce en cinco minutos?

Solucin:

Datos

= 30 = 4 = 120 = 5 = 300 =?Sustitucin y resultado

= 0.24(4)2(30)(300)= 34 560

Ejemplo 7.2) Un radiador elctrico tiene una resistencia elctrica de 40y por sta circula una intensidadde corriente elctrica de 3 A durante 30 minutos. Cunta energa consume expresada en Joules?

Solucin:

Datos

= 40 = 3 = 30 = 1800 =?


= (3)2(40)(1800) = 648 000

= 0.242Frmula

=2Frmula


27/31

27


Ejercicio 1) Calcula la cantidad de calor que produce un radiador elctrico de 15de resistencia al circularuna corriente de 8 A si est conectado a una diferencia de potencial de 120 V durante 30 minutos.

Ejercicio 2) Un horno elctrico tiene una resistencia de 35por la cual circula una corriente de 3.43 A durante15 minutos. Cunta energa consume expresada en Joules?


28/31

28

8. Capacitores o condensadores elctricos, Conexin de capacitores.

Ejemplo 8.1) Las placas de un capacitor tienen una separacin de 5 mm en el aire. Calcular sucapacitancia si cada placa rectangular mide 15 cm 20 cm.

Solucin:

Datos

= 5 = 15 20 = 10= 8.85 1012 =?Sustitucin y resultado

Como la permitividad relativa para el aire prcticamente puede ser considerada igual a uno, el valor de lapermitividad del aire es igual a la permitividad en el vaco 0; es decir:=0= 8.85 1012Calculamos el rea de una de las placas:

= 0.15 0.2= 0.03

2 = 3 1 02

2

Transformacin de unidades

5 11 1 03 = 5 1 03

= 8.85 1012 3 1 022

5 1 03 = 53.1 1011 = 53.1

=Frmula


29/31

29

Ejemplo 8.2) Tres capacitores de 3, 6 y 8 pF se conectan primero en serie y luego en paralelo. Calcula lacapacitancia equivalente en cada caso.

Solucin:

Conexin en serie:

1

=

1

3+

1

6+

1

8= 0.333 + 0.166 + 0.125

1 = 0.624 = 10.624 = 17 Conexin en paralelo:

= 3 + 6 + 8 = 1 7 Actividad 8. Resuelve los siguientes ejercicios que se proponen a continuacin.

Ejercicio 1) Una batera de 90 volts se conecta a un capacitor de 20. Calcular:a) Cul es el valor de la carga depositada en la placa?b) A cuntos electrones equivale dicha carga?

Ejercicio 2) Las placas de un capacitor tienen una separacin de 4 mm en el aire. Cul es la capacitancia siel rea de cada placa es de 0.152?

Ejercicio 3) Dos capacitores conectados de 20 y 30 pF se conectan en paralelo a una diferencia de potencia

de 60 volts. Calcular.

a) La capacitancia equivalente de la combinacin.b) El voltaje en cada capacitor.c) La carga depositada.d) La carga total que almacenan los capacitores.


30/31

30

BLOQUE IV: RELACIONAS LA ELECTRICIDAD CON EL MAGNETISMO

En el bloque IV inicialmente se describen las caractersticas de los imanes y las propiedades del campomagntico, para despus relacionar la electricidad y el magnetismo a travs del experimento de Oersted. Laaplicacin del electromagnetismo en la construccin de motores, generadores y transformadores elctricos esparte fundamental del presente bloque. (COMPLEMENTAR CON EL USO DEL LIBRO)

Objetos de aprendizaje.i) Magnetismoii) Electromagnetismo

1. Antecedentes del electromagnetismo

Ejercicio 1) De la siguiente tabla con temas y definiciones relaciona los elementos de las columnas sea elcaso

a. Imn 1. Es una fuerza son producida por elmovimiento de partculas cargadas, comopor ejemplo electrones.

b. Fuerza elctrica 2. Expresa la relacin existente entre laintensidad, I, de una corriente elctricarectilnea y estacionaria (de valorconstante) y el campo magntico, B, quedicha corriente crea a una cierta distancia,r, de la misma.

c. Fuerza magntica 3. Es un material que tiene la capacidad deproducir un campo magntico en suexterior, el que es capaz de atraer al hierro,as como tambin al nquel y al cobalto.

d. Ley de Ampere 4. Establece que el voltaje (FEM, FuerzaElectromotriz Inducida) inducido en una

bobina es directamente proporcional a larapidez de cambio del flujo magntico porunidad de tiempo en una superficiecualquiera con el circuito como borde.

e. Ley de Faraday 5. Es un dispositivo elctrico que utilizando laspropiedades fsicas de la induccinelectromagntica es capaz de elevar ydisminuir la tensin elctrica, transformar lafrecuencia (Hz), equilibrar o desequilibrarcircuitos elctricos segn la necesidad y elcaso especfico.

f. Ley de Coulomb 6. Es una fuerza proveniente de la

electricidad, que utilizamos para alimentarfuentes de energa que luego se encargande otras tareas.

g. Transformador elctrico 7. La fuerza entre dos cuerpos cargados esdirectamente proporcional al producto delas cargas e inversamente proporcional alcuadrado de la distancia entre amboscuerpos


31/31

2. Magnetismo y campo magntico.

Ejemplo 2.1) Una espira rectangular de 10 cm de ancho y 20 cm de largo forma un ngulo de 30respecto aflujo magntico. Si la densidad del flujo es de 0.3 T, calcule el flujo magntico que penetra la espira.

Solucin:

Datos

= 10 = 20 = 30 = 0.3 =?


= (0.3 )(10 cm 20cm)(sen30)= 3 1 03 = 3 Valor del flujo magntico.Actividad 2. Resuelve los siguientes ejercicios que se proponen a continuacin.

Ejercicio 1) Una espira rectangular tiene un rea de 200 2y el plano de la espira forma un ngulo de 41con un campo magntico de 0.28 T Cul es el flujo magntico que penetra la espira?

Ejercicio 2) Una bobina de alambre de 30 cm de dimetro est en direccin perpendicular a un campomagntico de 0.6 T, por el pasa una corriente de 4 A. Si la bobina gira hasta formar un ngulo de 60con esecampo Cmo cambiaria ese flujo?

Nota: Recuerda que

=

= = BAFrmula

cuadernillo de estudio - física ii (15-1)

Documents