GUIA DE REGULARIZACIÓN DE FÍSICA II SEM 2019 LEE ...

COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE QUERÉTARO Plantel No. 7 “El Marqués”

GUIA DE REGULARIZACIÓN DE FÍSICA II

GUIA DE REGULARIZACIÓN DE FÍSICA II SEM 2019

LEE CUIDADOSAMENTE TODAS LAS INSTRUCCIONES.

En esta ocasión tendrás la oportunidad de presentar tu proceso de regularización escogiendo una de las siguientes 2 opciones:

OPCIÓN 1. Realiza un experimento que funcione y se relacione con los temas vistos en curso.

a. Inscribe el experimento que deseas mostrar. b. Describe el experimento, su funcionamiento y su relación con un concepto que citarás

en el reporte que me entregarás. El cual además de contener el experimento, su funcionamiento y el concepto con el que se relaciona, escribirás la fórmula y plantearás un ejemplo de cómo se utiliza dicha fórmula al realizar un cálculo.

c. El trabajo a entregar será de 4 cuartillas máximo. Debe incluir el nombre de la escuela, nombre de la materia, nombre del alumno, nombre del maestro y la fecha de entrega,

d. Para el desarrollo de ésta actividad se te brindará asesoría a partir del lunes 1 de julio hasta el martes 9 de julio. La fecha de entrega será el día miércoles 10 de Julio en un horario de 11 - 12hrs.

OPCIÓN 2. Resuelve los ejercicios que se citan a continuación. De los cuales se resolverán dudas a partir del lunes 1 hasta el martes 9 de julio. El examen será el miércoles 10 de julio a las 9 horas.

Te recomiendo que consultes en la biblioteca libros de física general y de física II.

Al final de ésta guía anexo un formulario que te auxiliará.



UNIDAD 1. HIDRÁULICA

a) Relaciona ambas columnas, colocando dentro del paréntesis del concepto la letra que le

corresponda según sus unidades en el S.I.

( ) gasto hidráulico

( ) velocidad

( ) densidad

( ) área

( ) masa

( ) empuje

( ) presión

( ) volumen

( ) flujo

( ) profundidad

a) N/s

b) kg

c) m3

d) Pa

e) 3m

kg

f) s

m3

g) s

m

h) m2

i) N

j) M

De acuerdo al procedimiento dado en clase, resuelve los siguientes ejercicios:

1. Una viga de roble de 10 cm por 20 cm por 4 m tiene una masa de 58 kg. Encuentra la densidad.

Resultado: = 725 kg/m3

2. La densidad del hierro es de 7.8 x 103 kg/m3. ¿Cuántos metros cúbicos ocupan una tonelada de

hierro?

Resultado: V = 0.128 m3

3. La densidad del mercurio es de 13600 kg/m3. Calcula la masa y peso de 10 litros de mercurio.

Resultado: m = 136 kg; w = 1332.8 N



4. ¿Cuánto pesa el aire en una habitación cuadrada de 4 m de lado y 3 m de altura? El peso específico

del aire es de 12.6 N/m3

Resultado: w = 604.8 N

5. Una mujer de 59 kg se mantiene en equilibrio sobre el tacón de su zapato que tiene 2.5 cm de

radio. ¿Qué presión ejerce sobre el piso?

Resultado: P = 2.95 x 105 Pa

6. ¿Cuál es la presión a 100 m de profundidad en el océano? La densidad del agua de mar es de 1030

kg/m3.

Resultado: PH = 1 x 106 Pa

7. Un tanque estacionario tiene un una presión atmosférica de 0.9 atm y una presión manométrica de

0.4 atm ¿cuál es la presión absoluta?

Resultado: 1.3 atm

7. La presión que soporta un buzo bajo la superficie de un lago de agua dulce es de 130,000 Pa ¿A

qué profundidad se encuentra? La densidad del agua es de 1000 kg/m3.

Resultado: h = 13.26 m

8. Calcula la fuerza que se obtendrá en el embolo mayor de una presa hidráulica cuya área 200 cm2,

cuando en el émbolo menor de área igual 25 cm2 se aplica una fuerza de 300 N.

Resultado: F = 2,400 N



9. Calcula el diámetro del émbolo menor de una prensa hidráulica, para que con una fuerza de 400 N

se produzca en el émbolo mayor, cuyo diámetro es de 50 cm, una fuerza de 4500 N.

Resultado: d = 14.9 cm

10.Un prisma rectangular de cobre, de base igual a 36 cm2 y una altura de 10 cm, se sumerge hasta

la mitad, por medio de un alambre, en un recipiente que contiene alcohol. ¿Qué empuje recibe?

( Alcohol = 790 kg/m3)

Resultado: E = 1.39 N

11.Calcula el gasto de agua por una tubería, así como el flujo, al circular 6 m3 en un minuto.

agua = 1000 kg/m3

Resultados: Q = 0.1 m3/s; F = 100 kg/s

12.Para llenar una alberca se utilizó una bomba hidráulica que suministró agua con un gasto de 0.05

m3 /s durante un tiempo de 100 minutos. ¿Qué volumen tiene la alberca?

Resultado: V = 300 m3

13.Determina el gasto de gasolina que circula por una tubería de área igual a 0.1 m2 de sección

transversal y la velocidad del líquido es de 3 m/s.

Resultado: Q = 0.3 m3 /s

14.Un tanque de 450 m3 que almacena aceite comestible se alimenta con un gasto de 15 litros /s ¿En

qué tiempo se llena? Da la respuesta en minutos. Resultado: t = 500 min



15.Calcula el área que debe tener una tubería, para que el gasto sea de 0.025 m3 /s a una velocidad

de 1.3 m/s.

Resultado: A = 0.0192 m2

16.Por una tubería de 5.08 cm de diámetro, circula agua a una velocidad de 2.1 m/s. Calcula la

velocidad que llevará el agua, al pasar por un estrechamiento de la tubería donde el diámetro es de

3.81 cm.

Resultado: v = 3.73 m/s

UNIDAD II. Calor y temperatura

Resuelve los siguientes ejercicios: 1. La temperatura normal del cuerpo humano es de 98.6 0F.¿A qué temperatura corresponde en la

escala Celsius? Respuesta: 37 0C

2. La acetona hierve a 56.5 0C; el nitrógeno líquido hierve a -196 0C; el punto de ebullición del oxígeno es de -183 0C. Calcula éstas temperaturas en la escala Kelvin.

Respuesta: 329.5 K, 77 y 90 K

3. El punto de ebullición del azufre es 444.5 oC. Calcula a qué temperatura corresponde en la escala Fahrenheit.

Respuesta: 832.1 0F

4. El oro se funde a 1336 K. ¿Cuál es la temperatura correspondiente expresada en grados Celsius y en grados Fahrenheit?

Respuesta: 10630C, 1945.4 0F



5. Una pieza de tubería de cobre mide 5 m de largo a 20 0C. Calcula cuánto se incrementará su longitud

cuando se calienta a una temperatura de 85 0C (Cu = 1.7 x 10-51/0C)

Respuesta: L = 0.005525 m

6. ¿Cuál será la longitud de un riel de hierro de12 m a 50 0C, si desciende la temperatura a -2

0C? (Fe = 1.2 x10-5 1/0C) Respuesta: Lf = 11.99 m

7. Una barra de aluminio tiene 2 m de largo a 15 0C. ¿A qué temperatura debe calentarse la barra

para que su nueva longitud sea de 2.01m? (Al = 2.4 x 10-5 1/0C) Respuesta: tf = 223.3 0C

8. ¿Cuál es el incremento en el volumen de 18 litros de alcohol etílico cuando se calienta de 20 a

50 0C (alcohol e. = 11 x 10-4 1/0C)

Respuesta: V = 0.594 litros

9. ¿Qué cantidad de calor se requiere para cambiar la temperatura de 250 g de plomo de 20 a 100

0C? (ce Pb = 0.031 cal/goC). Respuesta: Q = 620 cal

10. Determina el calor específico de una muestra metálica de 1009 g que requiere 868 calorías para elevar su temperatura de 50 a 90 0C.

Respuesta: ce = 2.15 x 10-2 cal/g0C)

11. Calcula la cantidad de calor que cede al ambiente una barra de plata de 500 g al enfriarse de 180 a 30 0C. (ce Ag = 0.056 cal/g0C)

Respuesta: Q = -4200 cal



UNIDAD III. ELECTRICIDAD

Relaciona ambas columnas, colocando dentro del paréntesis del concepto la letra que le corresponda

según sus unidades en el S.I.

( ) carga eléctrica

( ) intensidad de campo eléctrico

( ) diferencia de potencial

( ) resistencia eléctrica

( ) intensidad de corriente eléctrica

( ) fuerza eléctrica

( ) potencia eléctrica

a) N/C

b) Watt

c) Newton

d) Volt

e) Coulomb

f) Ohm

g) ampere

Resuelve los siguientes ejercicios:

1. Determina el valor de la fuerza eléctrica entre dos cargas cuyos valores son: q1 = 5 C y q2 = 4 C, al estar separadas una distancia de 20 cm.

Resultado: F = 4.5 N

2. Calcula la fuerza eléctrica entre 3 cargas lineales cuyos valores son: q1 = 2 mC, q2 = -6 mC y q3=

8mC, al estar separadas por una distancia de 40 cm una de la otra. (Analizar la fuerza sobre la carga q3).

Resultado: -24.75 x 105 N

3. La fuerza con la que se rechaza una carga de 8 C con otra carga, es de 0.4 N. Determina el valor de la carga desconocida, si las dos cargas están a una distancia de 50 cm.

Resultado: q2 = 1.38 x 10-6 C



4. Calcula la distancia a la que se encuentran dos cargas eléctricas de 4 x 10-7 C cada una, al rechazarse con una fuerza de 0.05 N.

Resultado: r = 0.1697 m 5. Determina el valor de la fuerza que actúa sobre una carga de prueba de 2 x 10-7 C al situarse en

un punto en el que la intensidad del campo eléctrico tiene un valor de 6 x 104 N/C. Resultado: F = 1.2 x 10-2 N

6. Determina el valor de la intensidad del campo eléctrico en un punto donde se coloca una carga de

prueba de 7 C, la cual recibe una fuerza eléctrica de 5 x 10-3 N. Resultado: E = 714 N/C

7. Calcular la intensidad de campo eléctrico a una distancia de 40 cm de una carga de 9 C. Resultado: E = 5.06 x 105 N/C

8. El valor de la intensidad del campo eléctrico producido por una carga es de 4 x 105 N/C a 50 cm de distancia de ésta. ¿Cuál es el valor de la carga eléctrica?

Resultado: q = 1.1 x 10-5 C

9. La intensidad de campo eléctrico producido por una carga de 7 C en un punto determinado es 5 x 105 N/C. ¿A qué distancia del punto considerado se encuentra la carga?

Resultado: 0. 355 m



10. Una carga de 4 nC es transportada desde el suelo hasta la superficie de una esfera cargada, con un trabajo de 7 x 10-5 J. Determina el valor del potencial eléctrico de la esfera.

Resultado: V = 1.75 X 104 V

11. Una carga de 2 C se coloca en un determinado punto de un campo eléctrico adquiriendo una energía potencial de 4 x 10-4 J. Calcula el potencial eléctrico en ese punto.

Resultado: V = 200 V

12. Determina el valor del potencial eléctrico a una distancia de 15 cm de una carga puntual de 6 C. Resultado: V = 3.6 x 105 V

13. ¿A qué distancia de una carga puntual de 9 nC existirá un potencial de 400 V? Resultado: r = 0.2025 m

14. Calcular la intensidad de la corriente eléctrica en amperes y en miliamperes, si por una sección de

un conductor circulan 50 C en 15 min. Resultado: I = 5.55 x 10-2 A = 55.5 mA

15. Calcular el tiempo requerido para que por una sección de un conductor circulen 5 C; la intensidad

de la corriente eléctrica es de 5 mA Resultado: t = 1000 s



16. Un tostador eléctrico tiene una resistencia de 15 cuando está caliente. ¿Cuál será la intensidad de la corriente que fluirá al conectarlo a una diferencia potencial de 120 V.

Resultado: I = 8 A

17. Calcular la resistencia del filamento de un foco que deja pasar 0.6 A de intensidad de corriente al ser conectado a una línea de 120 V.

Resultado: R = 200

18. Por una resistencia de 10 fluyen 2 A. ¿Cuál es el valor de la diferencia de potencial a que están conectados sus extremos?

Resultado: V = 20 V

19.Determina el valor de la resistencia equivalente de dos resistencias cuyos valores son: R1 = 10 y

R2 = 25, conectadas primero en serie y luego en paralelo. Dibuja el diagrama que represente la conexión en cada caso.

Resultado: Re SERIE = 35.0

Re PARALELO = 7.14



20. Dibuja la conexión en serie de cuatro lámparas de 40 , 50 , 60 y 100 respectivamente, conectadas a una línea de 120 V.

Calcular: a) La resistencia equivalente del circuito b) La intensidad de corriente que circula por el circuito. c) La caída de tensión en cada resistencia.

Resultados: a) Re = 250 b) I = 0.480 A c) V1 = 19.2 V

V2 = 24.0 V V3 = 28.8 V v4 = 48.0 V

21. Elabora el dibujo de un circuito que represente tres resistencias de 10 , 20 y 50 respectivamente, conectadas en paralelo a una batería de 40 V.

Calcular: a) La resistencia equivalente del circuito. b) La intensidad de corriente suministrada por la batería. c) La intensidad de corriente por cada resistencia.

Resultado: a) Re = 5.88 b) IT = 6.80 A c) I1 = 4.0 A

I2 = 2.0 A I3 = 0.8 A

22. Un foco se conecta a una línea de 120 V si por su filamento circula una corriente de 0.5 A. Calcular: a) La potencia eléctrica del foco. b) La resistencia del foco.

Resultado: a) P = 60.0 W

b) R = 240



23. Una plancha con una resistencia eléctrica de 500 recibe una diferencia de potencial de 120 V. Calcula: a) La potencia eléctrica de la plancha b) La intensidad de la corriente que circula por la resistencia.

Resultado: a) P = 28.8 W c) I = 0.240 A

24. Un foco de 100 W dura encendido media hora. Calcular el costo del consumo de energía eléctrica. Un kW-h = $ 50.00.

Resultado: $ 2.50 25. Por la resistencia de un calentador eléctrico circula una corriente de 8 A sí se conecta a una línea

de 120 V. Calcula: a) La potencia eléctricas desarrollada por el calentador b) ¿Qué energía eléctrica consume en kW-h al estar encendido 20 min? c) ¿Cuál es el costo de la energía eléctrica consumida por el calentador? Un kW-h = $ 50.00

Resultado: a) P = 960 W b) E = 0.32 kW-h

c) $ 16.00

26. Una lámpara de 600 W se conecta a una línea de 120 V. Calcula: a) La intensidad de la corriente eléctrica que circula por el filamento. b) El valor de la resistencia del filamento. c) La energía eléctrica en kW-h que consume la lámpara durante 1 h. d) El costo de la energía consumida. Un kW-h = $ 50.00

Resultado: a) I = 5.0 A

b) R = 24 c) E = 0.6 kW-h

d) $ 30.00



27. Calcula la cantidad de calor que produce un radiador eléctrico de 15, al circular una corriente de 8 A, si está conectado a una diferencia de potencial de 120 V durante 30 min.

Resultado: Q = 414 720 cal

28. Una plancha eléctrica tiene una resistencia de 16 y se conecta durante 20 minutos a una diferencia de potencial 120 V. ¿Qué cantidad de calor produce?


29. Un tostador eléctrico tiene una resistencia por la que circulan 10 A al estar conectado a una diferencia de potencial 120 V. ¿Qué cantidad de calor desarrolla en 3 minutos?


30. Determinar el calor desarrollado en dos minutos por un cautín eléctrico cuya potencia es de 150 W.




FORMULARIO

HIDRÁULICA

a) Densidad y peso específico

1. Densidad

𝝆 =𝒎

𝑽

2. Peso específico

𝑷𝒆 =𝑷

𝑽

𝑷𝒆 = 𝝆 · 𝒈

b) Presión, presión hidrostática, presión atmosférica, presión manométrica y presión absoluta 1. Presión

𝑷 =𝑭

𝑨

2. Presión Hidrostática

Ph = Pe · h Ph = ρ · g · h

3. Presión atmosférica

1 atm = 760 mm de Hg

1 atm = 76 cm de Hg 1 atm = 1.013 x 105 N/m2

1 atm = 1.033 Kgf/cm2

1 atm = 101 234 pascales (N/m2)

4. Presión manométrica

Presión manométrica = Presión absoluta – Presión atmosférica

5. Presión absoluta

Presión absoluta = Presión manométrica + Presión atmosférica

c) Principio de Pascal y principio de Arquímedes

1. Principio de Pascal

Prensa hidráulica

𝑭

𝑨=

𝒇

𝒂



2. Principio de Arquímedes

Empuje 𝑬 = 𝑷𝒆𝑽

d) Gasto y ecuación de continuidad 1. Gasto

𝑮 =𝑽

𝒕

𝑮 = 𝑨𝝊 2. Ecuación de continuidad

𝑮𝟏 = 𝑮𝟐 = 𝒌 = 𝑪𝒐𝒏𝒔𝒕𝒂𝒏𝒕𝒆 𝑨𝟏𝝊𝟏 = 𝑨𝟐𝝊𝟐

e) Teorema de Bernoulli, teorema de Torricelli y tubo de Venturi

1. Teorema de Bernoulli

𝑬𝒄𝟏 + 𝑬𝒑𝟏 + 𝑬𝒑𝒓𝒆𝒔𝒊ó𝒏𝟏 = 𝑬𝒄𝟏𝟐 + 𝑬𝒑𝟐 + 𝑬𝒑𝒓𝒆𝒔𝒊ó𝒏𝟐

𝝊𝟏𝟐

𝟐+ 𝒈𝒉𝟏 +

𝑷𝟏

𝝆𝟏=

𝝊𝟐𝟐

𝟐+ 𝒈𝒉𝟐 +

𝑷𝟐

𝝆𝟐

2. Teorema de Torricelli:

𝝊 = √𝟐𝒈𝒉

3. Tubo de Venturi

𝝊 = √

𝟐𝝆 (𝑷𝑨 − 𝑷𝑩)

(𝑨𝑨

𝑨𝑩)

𝟐

− 𝟏

CALOR Y TEMPERATURA

a) Diferentes escalas termométricas: Celsius, Kelvin y Fahrenheit

1. Para transformar de grados Celsius a Kelvin:

𝑲 = ˚𝑪 + 𝟐𝟕𝟑 2. Para transformar de Kelvin a grados Celsius:

˚𝑪 = 𝑲 − 𝟐𝟕𝟑 3. Para transformar de grados Celsius a Fahrenheit:

˚𝑭 = 𝟏. 𝟖˚𝑪 + 𝟑𝟐 4. Para transformar de grados Fahrenheit a Celsius:

˚𝑪 =˚𝑭 − 𝟑𝟐

𝟏. 𝟖



b) Dilatación de los cuerpos, lineal, superficial y volumétrica 1. Dilatación Lineal

Coeficiente de dilatación lineal

∝ = 𝑳𝒇 − 𝑳𝒐

𝑳𝑶(𝑻𝒇 − 𝑻𝒐)

Longitud final

𝑳𝒇 = 𝑳𝒐[𝟏+∝ (𝑻𝒇 − 𝑻𝒐)]

2. Dilatación superficial

Coeficiente de dilatación superficial

𝜸 = 𝟐𝜶

Área final

𝑨𝒇 = 𝑨𝒐[𝟏 + 𝜸(𝑻𝒇 − 𝑻𝒐)]

3. Dilatación cúbica

Coeficiente de dilatación cúbica

𝜷 = 𝟑𝜶

Volumen final

𝑽𝒇 = 𝑽𝒐[𝟏 + 𝜷(𝑻𝒇 − 𝑻𝒐)]

c) Calor especifico o capacidad calorífica específica

𝑪𝒆 = ∆𝑸

𝒎∆𝑻

Al despejar ∆𝑄:

∆𝑸 = 𝒎𝑪𝒆∆𝑻

d) Calor cedido y absorbido por los cuerpos

∆𝑸 𝒑𝒆𝒓𝒅𝒊𝒅𝒐 = ∆𝑸 𝒈𝒂𝒏𝒂𝒅𝒐

∆𝑸 = 𝒎𝑪𝒆∆𝑻

ELECTRICIDAD, MAGNETISMO Y ELECTROMAGANETISMO

a) Ley de Coulomb

𝑭 = 𝒌𝒒𝟏𝒒𝟐

𝒓𝟐

𝒌 = 𝟗𝑿𝟏𝟎𝟗 𝑵𝒎𝟐/𝑪𝟐

Permitividad relativa

𝜺𝒓 =𝑭

𝑭´



b) Intensidad del campo eléctrico

𝑬→ =

𝑭→

𝒒

c) Potencial eléctrico

𝑽 =𝑻

𝒒 𝑽 =

𝑲𝑸

𝒓

d) Intensidad de la corriente eléctrica

𝑰 =𝒒

𝒕

e) Resistencia de un alambre conductor a una determinada temperatura

𝑹 = 𝝆𝑳

𝑨

f) Variación de la resistencia eléctrica de un conductor con la temperatura

𝑹𝒕 = 𝑹𝒐(𝟏 + 𝜶𝒕)

g) Ley de Ohm

𝑰 =𝑽

𝑹

h) Conexión de resistencias

1. Resistencias en serie

𝑹𝒆 = 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 + ⋯ + 𝑹𝒏

2. Resistencias en paralelo 𝟏

𝑹𝒆=

𝟏

𝑹𝟏+

𝟏

𝑹𝟐+ ⋯ +

𝟏

𝑹𝒏

i) Potencia eléctrica

𝑷 = 𝑽𝑰

𝑷 =𝑽𝟐

𝑹

𝑷 = 𝑰𝟐𝑹 j) Ley de Joule

𝑸 = 𝟎. 𝟐𝟒 𝑰𝟐 𝑹𝒕

k) Energía consumida por un aparato eléctrico

𝑻 = 𝑷𝒕

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