Tema 8: repaso para el examen

ENERGÍA MECÁNICA

Conservación de la energía mecánica [editar]

Para sistemas abiertos formados por partículas que interactúan mediante fuerzas puramente mecánicas ocampos conservativos la energía se mantiene constante con el tiempo:

Energía potencial elástica del muelle y cinética

Péndulo

trabajo realizado = incremento de energia potencial

conservación de la energía mecánica
si despreciamos el rozamiento , pero en realidad 

PRÁCTICA 10 : La energía y su transferencia: calor y trabajo

Objetivos:

• Observar fenómenos físicos desde el punto de vista energético.
• Asociar a partir de la observación la energía potencial gravitatoria con la altura, la potencial elástica con la elongación y la cinética con la velocidad.
• Estudiar la conducción del calor y el concepto de equilibrio térmico.

Procedimiento general:

Por grupos, se realizará cada una de las distintas prácticas preparadas en el laboratorio, tomando nota en cada caso de las observaciones y se contestarán las cuestiones.

Prácticas:

1.      Transmisión de la energía por choques elásticos en péndulos.

Descripción: Tenemos varias bolitas iguales suspendidas de un hilo, alineadas y en contacto unas con otras. Separamos la primera de la vertical, soltamos y dejamos que choque con la segunda bolita.

Cuestiones:

1. ¿Qué tipo de energía le hemos dado a la primera bolita al separarla?
2. ¿Qué tipo de energía tiene la primera bolita justo antes de chocar con la segunda?
3. ¿Qué ha ocurrido?
4. ¿Por qué ha ocurrido eso?
5. ¿Qué sucede con la energía en un choque elástico?

2.      Transformaciones de la energía en un movimiento armónico simple: péndulo simple y  muelle.

Descripción: Veremos el movimiento oscilatorio de un péndulo y un muelle.

Cuestiones:

6.      ¿Qué es un movimiento armónico simple?

7.      ¿Qué es la amplitud de la oscilación de un muelle?

8.      ¿Qué es el periodo de oscilación?

9.      ¿Qué energía le damos a la bolita del péndulo cuando la separamos de su posición de equilibrio?

10.  ¿Qué energía le damos a la bolita del muelle cuando lo estiramos?

11.  Explica cómo se transforma la energía durante un periodo de oscilación del péndulo: justo antes de soltarlo, cuando pasa por la posición de equilibrio, cuando llega al extremo opuesto y cuando se dirige hacia el punto inicial.

3.      Transformaciones de la energía en una montaña rusa. Trabajo de rozamiento.

Descripción: Dejaremos caer una bolita por un carril con pendiente. Mediremos (respecto a la mesa) la altura desde la que lo lanzamos  h_i y la altura a la que llega finalmente, h_F.

Cuestiones:

12. ¿Son iguales la altura inicial y final? ¿Por qué crees que es así?
13. Calcula el trabajo realizado por la fuerza de rozamiento. ¿En qué unidades se mide el trabajo?
14. Calcula de nuevo el trabajo de rozamiento midiendo la altura respecto al suelo en vez de respecto a la mesa. ¿Qué observas?
15. Explica por qué podemos calcular la energía respecto al sistema de referencia que nos convenga.

4.      El equilibrio térmico.

Fundamento teórico:

Cuando ponemos en contacto dos sustancias a distinta temperatura, se produce una transferencia de energía térmica del cuerpo que está a mayor temperatura (“más caliente”) al que está a menor temperatura (“más frío”). Esa energía transferida recibe el nombre de calor, y este método de transmisión del calor se denomina por conducción. El calor deja de transferirse cuando las sustancias alcanzan una temperatura común, denominada temperatura de equilibrio. En ese momento decimos que el sistema ha alcanzado el equilibrio térmico.

Procedimiento:

Tomaremos dos cantidades iguales de agua  en sendas probetas. Una estará a temperatura ambiente y otra caliente. Mediremos las dos temperaturas, inmediatamente después echaremos el agua fría sobre la caliente e inmediatamente mediremos la temperatura de la mezcla al tiempo que tapamos la probeta con un tapón que sujeta el termómetro.

Cuestiones:

16. ¿Cuál es la temperatura del equilibrio térmico?
17. ¿Por qué tenemos que darnos tanta prisa en mezclar las aguas y en medir la temperatura final?
18. ¿Por qué echamos el agua a temperatura ambiente sobre el agua caliente y no al revés?
19. Explica lo que ocurre cuando echamos cubitos de agua a un refresco en verano.

5.      La conducción del calor por las distintas sustancias.

Fundamento teórico:

La conductividad térmica es la propiedad que tienen ciertas sustancias de transmitir el calor.

Procedimiento:

-         Tenemos 3 recipientes cerrados de distinto material: poliespán, vidrio y metal, que habrán sido previamente calentados al baño María y se les colocará un termómetro sujeto por el tapón para medir la temperatura interior.

-         Tomaremos una misma cantidad de agua caliente, que mediremos con una probeta, y la echaremos, tapando enseguida con el tapón. Mediremos la temperatura inicial del agua.  

-         Al cabo de 10 minutos repetiremos la medición de la temperatura. Decidiremos qué sustancia es mejor aislante térmica o conductora del calor.

Cuestiones:

20. Mide la temperatura inicial del agua en cada caso inicialmente y al cabo de los 10 minutos y completa la tabla:

	Vidrio	Poliespán	Metal
T0  (º C)
TF   (º C)

21. Ordena los materiales que has usado según su conductividad térmica.

resultados del laboratorio de la práctica de calor:

conductividad térmica
	T(º C) 12:00	T(º C) 12:10	T(º C) 12:20	T(º C) 12:25	T(º C) 12:30
Vidrio	36º	32º	32º	30º	29º
Metal	37º	34º	33º	32º	31º
Poliespán	40º	38,5º	37,5º	37º	36.5º
Equilibrio térmico:		principio		Equilibrio térmico:		final
	Tª	equilibrio			Tª	equilibrio
30 ml agua fria	20º	40º		30 ml agua fria	22º	32º
30ml caliente	70º			30ml caliente	51º

resultados Ba1D

Equilibrio térmico:		principio
	Tª	equilibrio
30 ml agua fria	20º	37
30ml caliente	61

Calor absorbido y calor desprendido

De nuevo tienes que coger tu material de matemáticas (calculadora, lápiz y papel) y ponerte manos a

la obra. Si lo vas haciendo al mismo tiempo que lo ves lo comprenderás mucho mejor.

Variable      simbolo y nombre                      Unidad

Qabs         calorabsorbido                         Julios J

m               masa                                        Kilogramos kg

Ce              calorespecífico                        Julio/ kg·º kelvin J/kg·K

tf               temperatura final                        º kelvin K

ti                temperatura inicial                   º kelvin K

Se ha comprobado experimentalmente que el calor absorbido o desprendido por un cuerpo se

calcula con la fórmula:

Qabs = m · Ce · (tf - ti)  

Recordemos que el calor específico dependerá del material.

Problemas de dinámica

En los siguientes enlaces estan las soluciones de los ejercicios de repaso propuestos:
http://es.scribd.com/doc/71636376/Dinamica-Ejercicios-Resueltos-de-Selectividadhttp://es.scribd.com/doc/63360689/CHOQUES
http://es.scribd.com/doc/57491093/Re-Pa-So
http://fisquim.torrealmirante.net/archivos/dinamica11.pdf

Terremotos y volcanes

TECTONICA DE PLACAS

ELECTROSCOPIO

Explica lo que dice el video
Contesta las siguientes cuestiones:

1. Al frotar el globo con la lana ¿cómo se carga cada uno? tipo de electrización y carga que adquiere cada uno, razona.
2. Al acerca el globo al espectroscopio, sin tocarlo se separan las láminas. tipo de electrización y carga que adquiere cada uno, razona.
3. Si toco con el dedo el espectroscopio a la vez que acerco el globo ¿que pasa? Explica con un dibujo como en el video. Razona porqué al separar el globo, las láminas no se juntan.
4. Si es espectroscopio adquiere una carga + que pasa si acerco algo +??
5. y si acercamos algo con carga -

Práctica 9: Física ; Electrostática

Objetivos:

• Conocer la naturaleza eléctrica de la materia así como las experiencias que la ponen de
• manifiesto.
• Interpretar el fenómeno de electrización y las interacciones entre cargas eléctricas.
• Demostrar que existen cargas de dos signos, que las del mismo signo se repelen y las de signos opuestos se atraen.

Fundamento teórico

La materia está formada por átomos eléctricamente neutros. Cada átomo posee un pequeño núcleo que contiene protones cargados positivamente y neutrones sin carga y rodeando al núcleo existe un número igual de electrones cargados negativamente. El protón y el electrón son partículas muy distintas. Así la masa del protón es aproximadamente 2000 veces mayor que la del electrón. Sin embargo, sus cargas son exactamente iguales pero de signos opuestos. La carga del protón es e y la del electrón es –e, siendo e la unidad fundamental de la carga. Todas las demás cargas se presentan en cantidades enteras de la del electrón. Es decir, la carga está cuantizada.

Las cargas del mismo signo se repelen y las de signos opuestos se atraen.

Formas de cargar un cuerpo:  

 1) Electrización por contacto

Consiste en cargar un cuerpo poniéndolo en contacto con otro previamente electrizado. En este caso, ambos quedarán cargados con carga del mismo signo. Esto se debe a que habrá transferencia de electrones libres desde el cuerpo que los posea en mayor cantidad hacia el que los contenga en menor proporción y manteniéndose este flujo hasta que la magnitud de la carga sea la misma en ambos cuerpos.

2) Electrización por frotamiento

Se caracteriza por producir cuerpos electrizados con cargas opuestas. Esto ocurre debido a que los materiales frotados tienen diferente capacidad para retener y entregar electrones y cada vez que se tocan, algunos electrones saltan de una superficie a otra.

3) Electrización por inducción

La inducción es un proceso de carga de un objeto sin contacto directo.

Un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer a otro cuerpo que está neutro. Esto es justamente lo que pasa cuando atraemos pequeños trozos de papel mediante un objeto cargado por frotamiento.

Cuando se acerca un cuerpo electrizado a un cuerpo neutro, se establece una interacción eléctrica entre las cargas del primero y las del cuerpo neutro.

Como resultado de esta interacción, la distribución inicial se altera: el cuerpo electrizado provoca el desplazamiento de los electrones libres del cuerpo neutro.

En este proceso de redistribución de cargas, la carga neta inicial no ha variado en el cuerpo neutro, pero en algunas zonas se carga positivamente y en otras negativamente.

ACTIVIDAD 1. ELECTROSCOPIO

Objetivo

Fabricar un electroscopio casero sencillo y con materiales cotidianos.

Fundamento teórico

El electroscopio, un artefacto sencillo y económico, fue concebido para detectar la presencia de cargas eléctricas estáticas o también conocidas como cargas electrostáticas, permite averiguar la clase de carga eléctrica que tiene un cuerpo electrizado.

Se basa en la acción recíproca de las cargas eléctricas. Al tocar la esfera superior con un cuerpo electrizado las laminas se cargan con electricidad del mismo signo y, por lo tanto, se separan. Para descargar el electroscopio basta tocar la esfera con la mano, es decir se establece 'contacto con tierra' a través de nuestro cuerpo

Si a un electroscopio cargado positivamente se le acerca (sin tocarlo) otro cuerpo cargado también positivamente, las láminas se separan más (acción entre cargas del mismo nombre) y si se acerca un cuerpo cargado negativamente las láminas se juntan.

Material y recursos necesarios:

Papel de aluminio

Cable de cobre

Frasco de vidrio con tapón de material aislante.

Procedimiento:

• Perfora la tapa y haz pasar a su través el cable de cobre. Si la tapa es de metal, debes forrar el entorno del orificio con cinta aislante.
• Coloca el cable de cobre recto sin que toque el fondo del frasco y dobla de parte inferior

a modo de gancho.

• Corta dos trozos pequeños de papel de aluminio y cuélgalos del gancho.
• Cierra el bote

Cuestiones:

¿Qué ocurriría si la tapa fuera de metal?

  

ACTIVIDAD 2: PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD ESTÁTICA

Fundamento teórico

Positivo +

•Cuero

•Piel de conejo

•Vidrio

•Cuarzo

•Mica

•Cabello humano

•Nylon

•Lana

•Plomo

•Piel de Gato

•Seda

•Aluminio

•Poliester

•Papel

Algodón - 0 - Acero

•Madera

•Ambar

•Acrilico

•Poliestireno

•Goma elástica

•Resinas

•Cobre

•Níquel

•Azufre

•Bronce

•Plata

•Oro

•Platino

•Poliester

•Espuma de Poliestireno (Foam)

•Polietileno

•Vinil (PVC)

•Poliuretano

•PVC

•Silicio

•Teflón

•Silicón

•Ebonita

Negativo -

Algunos átomos tienen más facilidad para perder sus electrones que otros. Si un material tiende a perder algunos de sus electrones cuando entra en contacto con otro, se dice que es más positivo en la serie Triboeléctrica. Si un material tiende a capturar electrones cuando entra en contacto con otro material, dicho material es más negativo en la serie triboeléctrica.

Se han ordenado las sustancias en la llamada 'serie triboeléctrica' en la cual ,al frotar dos de ellas, la que está más arriba en la serie se carga positivamente y la que está más abajo negativamente.

Así, la lana se carga negativamente al ser frotada con vidrio y positivamente con plástico.

Material

• 1 barra de vidrio.
• 1 barra de plástico (canuto de un bolígrafo*).
• 1 globo.
• 1 pedazo de seda seca.
• 1 pedazo de lana seca.
• Papelitos
• Un electroscopio.
• Péndulo electrostático: una bolita de papel de aluminio colgando de un hilo.

* Los bolígrafos BIC están hechos de:

- PS (poliestireno cristal) - el cuerpo

- PE (polietileno) - la tapa, el capuchón y el tubo interior de la tinta

Procedimiento

Con el péndulo electrostático:

• Frota un globo con lana y acércalo al péndulo sin tocar la bolita. ¿Qué observas? Ahora toca la bolita con el globo, vuelve a acercar el globo y observa qué ocurre.

Con el electroscopio:

• Frota vigorosamente la varilla de plástico con la lana y acerque el extremo frotado al electrodo central del electroscopio sin tocarlo. ¿Qué le sucede a las laminillas del electroscopio?.
• Se frota vigorosamente la varilla de vidrio con la tela de seda gruesa  y se le acerca sin tocar la esfera del electrodo del electroscopio. En caso de que las laminillas del electroscopio se abriesen más, la varilla de vidrio tendrá carga del mismo signo que la del electroscopio. En caso contrario la varilla tendrá signo opuesto.

Por último, frota una de las varillas con lana y acércala a los trocitos de papel ¿Qué observas? Explícalo.

Cuestiones:

1) Si frotamos vidrio con seda, ¿qué carga eléctrica adquiere cada material?

2) Si frotamos seda con lana, ¿qué carga eléctrica adquiere cada material?      

3) Si frotas mucho el globo y lo acercas al electroscopio puede que observes e incluso oigas un “chispazo”. ¿Qué ha ocurrido? Compáralo con el rayo.

4) Investiga sobre el funcionamiento de un pararrayos.