COLEGIO DE BACHILLERES PLANTEL 15 “CONTRERAS”

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COLEGIO DE BACHILLERES

PLANTEL 15 “CONTRERAS”

GUÍA DE ESTUDIO DE

FÍSICA II

CLAVE 205

Plan 2014

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Créditos

Nombre de la Academia: Física y Geografía

Elaborador (es): Academia de Física y Geografía

Presentación.

La asignatura de Física II “Fluidos y Termodinámica” tiene como intención que el estudiante sea capaz de aplicar los conocimientos de las leyes generales que explican el comportamiento de los fluidos y los sistemas térmicos a través de formular preguntas empleando el método científico; realizando experimentos pertinentes y construyendo prototipos en trabajo colaborativo. También podrá utilizar los modelos matemáticos relacionados con los fenómenos físicos implicados en el estudio de los fluidos y de los procesos térmicos, a partir de recabar información sobre factores observables a simple vista o con instrumentos de medición, para explicar el funcionamiento de máquinas o dispositivos de uso común y reconocer el impacto de la Física en su vida cotidiana.

I. Introducción General

La asignatura de Física II “Fluidos y Termodinámica” se relaciona de manera horizontal con las asignaturas de Física I “Mecánica Clásica” (antecedente) y Física III “Electrostática y Ondas” (consecuente) como parte de la formación básica que todos los estudiantes del Colegio necesitan para continuar su desarrollo académico tanto en el nivel medio superior como en el superior.

La asignatura se ha organizado en tres bloques temáticos: Bloque I: Fluidos; Bloque II: Termodinámica: Conservación de la Energía Térmica; Bloque III: Termodinámica: Máquinas Térmicas.

Lee con atención la información, ahí también puedes ver el temario por bloque, EN DONDE DICE ENLACE DE CADA TEMA DA CLICK PARA REALIZAR LAS ACTIVIDADES INDICADAS.

Realiza un portafolio de evidencias que entregarás el día del examen a tu aplicador.

II.- Bloque 1. Fluidos

Propósito

Al final de este bloque el estudiante será capaz de aplicar los principios de Arquímedes, de Pascal y el Teorema de Bernoulli en los fluidos de forma cualitativa y cuantitativa para predecir y explicar el comportamiento de diversos sistemas físicos de su entorno.

Actividades de aprendizaje del tema 1:

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 Observa el vídeo e identifica las propiedades de los fluidos; anota las ideas principales de cada una de ellas. Si es posible realiza la práctica propuesta

https://www.youtube.com/watch?v=8vvFXM6esjM&f eature=youtu.be

 Realiza la práctica indicada en el video, para reforzar tus conocimientos

https://www.youtube.com/watch?v=T9-mH3jKVk0&feature=youtu.be

Actividades de aprendizaje del tema 2

Principio de Arquímedes.

 Observa el vídeo y anota la idea principal sobre el Principio de Arquímedes

https://www.youtube.com/watch?v=DC-fwofE5IE&feature=youtu.be

 Observa el video y reflexiona sobre el Principio de Arquímedes; anota las ideas principales

https://www.youtube.com/watch?v=SNlkow9kpwg

 Observa el vídeo y realiza el experimento que te proponen.

https://www.youtube.com/watch?v=9ifo2DaDvnw&feature=youtu.be

 Realiza una lectura completa del tema 1 y elabora un cuadro sinóptico sobre el principio de Arquímedes

https://repositorio.cbachilleres.edu.mx/wp-content/material/cursos/cm_fisica_2/bloque_1/index.html

Principio de Pascal

 Observa el vídeo e identifica el Principio de Pascal. Anota las ideas principales

https://www.youtube.com/watch?v=MtzP2_3UrwA

 Realiza el ejercicio propuesto en el video sobre el Principio de Pascal.

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 Realiza un segundo ejercicio sobre el principio de Pascal; propuesto en el vídeo

https://www.youtube.com/watch?v=7ZE0of8_TV0

Actividades de aprendizaje del tema 4

Teorema de Bernoulli

 Observa el vídeo y reflexiona acerca de este teorema; anota las ideas principales

https://www.youtube.com/watch?v=fWFvtrndCFk

 Observa el video y realiza los experimentos planteados; te servirán para entender el Teorema de Bernoulli.

https://www.youtube.com/watch?v=YxryNIoGsDY

III.- Bloque temático 2. Energía Térmica

Propósito

Al finalizar el bloque el estudiante será capaz de aplicar el concepto de transferencia de energía en sistemas termodinámicos de manera cualitativa y cuantitativa para predecir y explicar el comportamiento de diversos sistemas físicos en su entorno.

Sistemas termodinámicos

 Observa el vídeo Vistazo a la termodinámica y reconoce los elementos que la conforman

https://www.youtube.com/watch?v=WN9ssJSCIE A&feature=youtu.be

 Revisa la página Conceptos básicos del sistema termodinámico, anota las ideas principales

https://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/jacarrer/Termo2aDef_pdf. pdf

 Observa el vídeo Termodinámica, pon atención a los conceptos que se presentan, te aclarara dudas.

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 Observa el video Energía térmica y transferencia de calor y reflexiona sobre este fenómeno en la naturaleza.

https://www.youtube.com/watch?v=fyP42OgOkRI

Ley cero de la termodinámica

 Realiza la lectura completa del bloque 3 y elabora un resumen acerca de la ley cero de la termodinámica

 Revisa en la página la definición de Equilibrio térmico; ya que a partir de esta comprenderás las leyes de la termodinámica

https://definicion.mx/equilibrio-termico/

 Observa el vídeo Calor y equilibrio térmico y anota lo que consideres importante.

https://www.youtube.com/watch?v=cHnNJ9MoDpo

 Observa el vídeo Ley cero y conceptos e identifica la idea principal de dicha ley; anota lo que consideres importante

https://www.youtube.com/watch?v=Y5fG-GxL76A

Bloque temático 3. Termodinámica y maquinas térmicas.

Propósito

Al final de este bloque el estudiante será capaz de aplicar las Leyes de la Termodinámica, de forma cualitativa y cuantitativa para entender los fenómenos térmicos observables en su vida cotidiana y explicar el comportamiento de máquinas térmicas.

Primera Ley de la Termodinámica

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https://repositorio.cbachilleres.edu.mx/wp-content/material/cursos/cm_fisica_2/bloque_4/index .html

 Observa el vídeo Primera Ley de la termodinámica e identifica la relación entre el calor transferido,

energía interna y trabajo en sistemas térmicos.

https://www.youtube.com/watch?v=nS0WQIfVbaM

 Observa el vídeo Primera Ley de la Termodinámica y analiza como se explica el comportamiento de los sistemas térmicos

https://www.youtube.com/watch?v=1rJoe2jQKnc

 Observa el vídeo Procesos termodinámicos. Primera ley de la termodinámica y analiza la información presentada

https://www.youtube.com/watch?v=OOv-D_S0YEE

Segunda Ley de la Termodinámica

 Realiza una lectura del bloque 5 y elabora un resumen acerca de la segunda ley de la termodinámica

 Revisa la página Segunda ley de la termodinámica y anota las ideas principales

http://www.unet.edu.ve/~fenomeno/F_DE_T-75.htm

 Observa el vídeo Segunda ley de la termodinámica y toma notas de lo que consideres importante.

https://www.youtube.com/watch?v=65SJIHkjhN0

 Observa el vídeo Segunda ley de la termodinámica y refuerza tus conocimientos

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Actividades del tema 3:

Máquina térmica

 Revisa en la página el apartado Máquina térmica y haz un resumen con las ideas más importantes

http://www.unet.edu.ve/~fenomeno/F_DE_T-75.htm

 Revisa de la página la 3 a la 6; del Cap. 15. Segunda ley de la termodinámica y anota las ideas principales

http://old.dgeo.udec.cl/~juaninzunza/docencia/fisica/cap15.pdf

 Observa el vídeo Termodinámica básica y pon atención al apartado máquinas térmicas; anota lo que creas es importante

https://www.youtube.com/watch?v=PtARiexuuV4

EJERCICIOS DE CONSOLIDACIÓN.

Lee con atención, realiza las operaciones y marca la respuesta correcta.

1) En una estación de gasolina una pipa está descargando combustible, una vez terminada la tarea el despachador le comenta al encargado que fueron 15,000 L el total del pedido, los cuales equivalen a 10,500 kg. Determine la densidad de la gasolina. Considere que 1 L = 0.001 m3.

A) 1.57 x 108 kg/m3 B) 1.42 x 10–3 kg/m3 C) 700 kg/m3

D) 1.42 kg/m3

2) En un centro de salud una enfermera está leyendo las especificaciones del alcohol etílico, en la etiqueta observa que su densidad es de 790 kg/m3 y que la botella contiene 500 ml de alcohol, ¿cuál es la masa de la sustancia? Considere que 1 L = 0.001 m3.

A) 395,000 kg B) 0.395 kg C) 6.32 x 10–7 kg D) 1.58 x 105 kg

3) En un taller mecánico se levanta un automóvil con un gato hidráulico, el punto de apoyo del automóvil con el dispositivo es rectangular de 15 cm x 25 cm, si la masa del coche es de 800 kg y se considera g = 9.81 m/s2, ¿cuál es la presión que ejerce el auto sobre el gato?

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B) 300,000 N/m2 C) 209,280 N/m2 D) 20.92 N/m2

4) Antonio trabaja en el departamento de fabricación de termómetros y uno de los principales materiales para producirlos es el mercurio cuya densidad es 13,580 kg/m3. En una ocasión se cae un cubo sobre el recipiente que contiene el mercurio cuyas dimensiones son de 8 cm por lado. Si se considera que g = 9.81 m/s2, determine la fuerza de empuje que ejerce el mercurio sobre el cubo.

A) 1.06 x 106 N B) 0.70 N C) 68.2 N

D) 2.60 x 108 N

5) Al estar de vacaciones, dos estudiantes están jugando canicas en la playa, a uno de ellos se le cae una canica en el mar y ésta se sumerge

completamente, si el agua de mar tiene una densidad de 1,027 kg/m3 y le ejerce a la canica una fuerza de empuje de 7.63 N, ¿cuál es el volumen del objeto, si g = 9.81 m/s2?

A) 7.57 x 10–4 m3 B) 1.32 x 104 m3 C) 7.28 x 10–2 m3 D) 7.68 x 104 m3

6) En una carrera, a un automóvil se le poncha una llanta y se dirige a los pits para que se la cambien. Los mecánicos utilizan un gato hidráulico cuya área del émbolo menor es de 2.82744 x 10-3 m2 y del émbolo mayor es de 0.031416 m2. Si la masa del auto que deben levantar es de 400 kg, ¿cuál es la fuerza que debe aplicar el mecánico sobre el gato para levantar el coche? Considere g = 9.81 m/s2.

A) 120 N B) 988.2 N C) 353.1 N D) 0.353 N

7) En un taller mecánico se tiene un gato hidráulico con las siguientes

características: área del émbolo menor de 0.1017m2y del mayor 1.76 m2; al oprimir el botón de arranque se le aplica una fuerza de 680 N al émbolo menor. Determine la fuerza máxima que resulta en el émbolo mayor.

A) 3,783 N B) 122.2 N C) 2,833.33 N D) 11,767.94 N

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A) 6.66 x 10-5 m3/s B) 4 m3/s

C) 4,000 m3/s D) 0.25 m3/s

9) Verónica trabaja en un taller donde se fabrican llaveros de plata, su jefe le dice que funda 20 g en un horno para un llavero en forma de delfín, la temperatura ambiente es de 18 °C y debe elevar su temperatura a 245 °C, ¿qué cantidad de calor debe aplicar al material, si su calor específico es de 0.056 cal/g°C?

A) 294.5 cal B) 20.16 cal C) 254.2 cal D) 274.4 cal

10) En un día soleado la temperatura ambiente a la que se encuentra una pieza de hierro es de 29 °C, después de cierto tiempo, hay una transferencia de calor hacia el objeto, el cual tiene un calor específico de 0.113 cal/g°C. Si su masa es de 250 g y el Sol le suministra 800 cal, determine la

temperatura final que obtiene la pieza. A) 90.4 °C

B) 57.3 °C C) 29.3 °C D) 28.3 °C

11) Fernando se encuentra observando un juego de futbol de España, el comentarista menciona que la temperatura dentro del campo es de 75 °F, ¿a cuánto equivale está temperatura en grados Celsius?

A) 59.4 °C B) 4.20 °C C) 23.8 °C D) 77.4 °C

12) En un laboratorio farmacéutico se coloca un gas encerrado en un cilindro con émbolo y se le suministran 400 cal, con lo cual se realiza un trabajo de 500 J. Determine la variación de la energía interna del sistema. Considere que 1 cal = 4.2 J.

A) 900 J B) 100 J C) 2,180J D) 1,180 J

13) A un gas que se encuentra encerrado en un cilindro hermético y mueve un émbolo, se le suministran 85 cal, si la variación de la energía interna es de 240 J, ¿cuál es el trabajo realizado por el sistema? Considere 1 cal = 4.2 J.

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D) 272 J

14) Andrés trabaja en un lugar donde utilizan una caldera para una turbina, se detiene un momento en la placa de la turbina y observa las

especificaciones: requiere 5.8 x 108 cal con lo cual realiza un trabajo de 6.09 x 108 J, ¿cuál es la eficiencia de la turbina? Considere 1 cal = 4.2 J.

A) 148% B) 400% C) 121% D) 25%

Bibliografía.

Alvarenga, B. (2002). Física General con experimentos sencillos, pág. 529-539. México: Oxford.

Giancoli, D. (2006). Física con aplicaciones, pág. 408-429. México: Pearson Educación.