Plataforma VirtualÍndice Presentación…………………………………….………………………….……….….3 Desarrollo Magnitudes Escalares y Vectoriales…………...……..………………........4 Vector………………………………….…………………………5 Sistema Internacional de Unidades.........………….…………5 Unidades fundamentales en el Sistema Cegesimal……..….6 Unidades fundamentales en el Sistema Métrico Técnico…..6 Magnitudes fisica derivadas………………………………..….7 El principio de Masa…………………………………………………………..8 Como se puede medir la masa……………………………...…8 Una unidad de masa…………………………………….……...8 Cálculo de fuerzas…………………………………..………….10 La caída de los cuerpos………………………..………………10 Densidad……………………………………..………………….11 Ejercitación Propuesta…………………..……………………..11 Fuerza………………………………...………………………….12 Unidades de fuerza……………..………………………………12 Fuerza y Presión…………...……………………………………13 Presión………………………………………………………………………….14 Presión Absoluta y Relativa……………………………..……..14 Unidades de presión y sus factores de conversión………....14 Peso Específico………………………………………….………15 Efectos de la Presión……………………………….…………..15 Ejercitación Propuesta……………………….…………………16 Presión Hidrostática……...……………………………………..17 Ejercitación Propuesta………………………………………….19 Trabajo…………………………………………………………………………..21 Trabajo Mecánico……………………………………………….21 Ejercitación Propuesta………………………………………….22 Calor y Temperatura……………………………………….............…………..23 Termometría……………………………………………………..23 Ejercitación Propuesta……………………….…………………25 Calorimetría………………………….…………………………..26 La caloría…………………………………………………………26 Calor espécífico………………………………………………….26 Ejercitación Propuesta…………………………………………..28 Bibliografía……………………………………………………………………………29 Colón 751, Río Grande. Tel: (02964)-422583/430135 www.cent35.org www.cent35campus.org Plataforma Virtual Presentación Un proceso químico es un conjunto de operaciones químicas o físicas que ocasionan la transformación de una materia inicial en un producto final diferente. Un producto es diferente de otro cuando tenga distinta composición, esté en un estado distinto o hayan cambiado sus condiciones, en cualquier proceso químico existen diferentes operaciones involucradas. Cualquier proceso químico que se pueda diseñar consta de una serie de operaciones físicas y químicas. En cambio otros pasos son meramente físicos, es por ello, que la enseñanza de la física y química y la aplicación de las teorías y las técnicas de las mismas en diferentes carreras con un enfoque netamente técnico, es de fundamental importancia para que el alumno pueda alcanzar conocimientos más avanzados posteriormente y pueda aplicarlas en prácticas de laboratorio. El CENT Nº35 está dedicada a dictar carreras de carácter técnico donde los contenidos curriculares como química y física son los pilares donde se asientan los contenidos más complejos de las distintas carreras, por ello es necesario desarrollar un curso de ingreso donde se amplíen los conceptos básicos dadas en el nivel secundario y que serán necesarios para el cursado de cualquiera de las carreras de la institución. Este material pretende actuar como un proceso de acompañamiento durante la formación de los estudiantes, como un acción que se lleva a cabo mediante la atención personalizada del docente al grupo de alumnos del ingreso. Algunos de sus objetivos son la solución de los problemas planteados en el material y el mejoramiento de la convivencia social. En el formato del cuadernillo se encontrarán con cinco temas de cada área distribuídos en presentación teórica con definiciones precisas, ejercicios resueltos para apropiarse de la metodología de las resoluciones y finalmente ejercicios para resolver que deben solucionar y consultar al docente las dudas planteadas. En conclusión, este cuadernillo busca reducir los índices de reprobación y disminución de abandono de los estudios superiores, en muchos casos debido al tiempo transcurrido desde el termino de la escuela secundaria. Además se utilizará para brindar herramientas de enseñanza complementaria a aquellos estudiantes que presentan dificultades en el aprendizaje de las llamadas ciencias duras que no fueron dictadas durante su paso por el nivel secundario debido a las diferentes modalidades existentes en dicho nivel. Es importante tener en cuenta que el docente no debe aportar respuestas, sino que tiene que apoyar al alumno en la resolución de los problemas. El docente no se limita a transmitir los conocimientos incluidos en un plan de estudios, sino que trabaja para fomentar actitudes y valores positivos en el alumno. Con esto sin lugar a dudas tendrán un enriquecimiento favorable al proceso enseñanza-aprendizaje. Colón 751, Río Grande. Tel: (02964)-422583/430135 www.cent35.org www.cent35campus.org Plataforma Virtual Magnitudes escalares y vectoriales Magnitudes Las magnitudes son atributos con los que medimos determinadas propiedades físicas, por ejemplo una temperatura, una longitud, una fuerza, la corriente eléctrica, etc. Encontramos dos tipos de magnitudes, las escalares y las vectoriales. Magnitudes escalares Las magnitudes escalares tienen únicamente como variable a un número que representa una determinada cantidad, es un número seguido de la unidad correspondiente. Por ejemplo la masa de un cuerpo, que se mide en 5 Kilogramos. Magnitudes vectoriales En muchos casos las magnitudes escalares no dan información completa sobre una propiedad física. Por ejemplo una fuerza de determinado valor puede estar aplicada sobre un cuerpo en diferentes sentidos y direcciones. Tenemos entonces las magnitudes vectoriales que, como su nombre lo indica, se representan mediante vectores, es decir que además de un módulo (o valor absoluto) tienen una dirección y un sentido. Ejemplos de magnitudes vectoriales son la velocidad y la fuerza. Vector Colón 751, Río Grande. Tel: (02964)-422583/430135 www.cent35.org www.cent35campus.org Plataforma Virtual Se llama vector a todo segmento orientado. El primero de los puntos que lo determinan se llama origen y el segundo extremo del vector. La recta que contiene al vector determina la dirección del mismo y la orientación sobre la recta, definida por el origen y el extremo del vector, determina su sentido. En adelante los vectores serán designados con letras mayúsculas o minúsculas en negrita. Se denomina módulo de un vector a la longitud del segmento orientado que lo define. El módulo de un vector es siempre un número positivo. Será representado como vector entre barras: módulo v = |v|. La fuerza es la típica magnitud vectorial. Cuando una fuerza se aplica a un objeto, es necesario saber su punto de aplicación, su dirección, sentido y el módulo o intensidad con la que dicha fuerza llega al cuerpo. Es decir que no alcanza con decir que la fuerza vale o tiene un módulo de 42 N (Newton). Otras magnitudes vectoriales conocidas son: Velocidad, aceleración, cantidad de movimiento, etc. entre otras. Sistema Internacional de Unidades El Sistema Internacional de Unidades se basa en dos tipos de magnitudes físicas: Las llamadas fundamentales. Son longitud, tiempo, masa, temperatura, cantidad sustancia, intensidad luminosa e intensidad de corriente eléctrica. de Las unidades derivadas, que son las restantes y que pueden ser expresadas con una combinación matemática de las anteriores. Unidades básicas o fundamentales del Sistema Internacional de Unidades Las magnitudes básicas del SI son las siguientes: • • Longitud: metro (m). El metro es la distancia recorrida por la luz en el vacío en 1/299 792 458 segundos. Este patrón fue establecido en el año 1983. Tiempo: segundo (s). El segundo es la duración de 9 192 631 770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental delcesio-133. Este patrón fue establecido en el año 1967. Masa: kilogramo (kg). El kilogramo es la masa de un cilindro de aleación de Platino-Iridio depositado en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas. Este patrón fue establecido en el año1887. www.cent35.org www.cent35campus.org • Colón 751, Río Grande. Tel: (02964)-422583/430135 Plataforma Virtual • Intensidad de corriente eléctrica: amperio (A). El amperio o ampere es la intensidad de una corriente constante que, manteniéndose en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable y situados a una distancia de un metro uno de otro, en el vacío, produciría una fuerza igual a 2×10-7 newton por metro de longitud. Temperatura: kelvin (K). El kelvin es la fracción 1/273,16 de la temperatura del punto triple del agua. Cantidad de sustancia: mol (mol). El mol es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas entidades elementales como átomos hay en 12 gramos de carbono-12. Intensidad luminosa: candela (cd). La candela es la unidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540×1012 Hz y cuya intensidad energética en dicha dirección es 1/683 vatios por estereorradián. • • • Unidades Fundamentales en el Sistema Cegesimal C.G.S. • • • Longitud: centímetro (cm): 1/100 del metro (m) S.I. Tiempo: segundo (s): La misma definición del S.I. Masa: gramo (g): 1/1000 del kilogramo (kg) del S.I. La MASA es una magnitud física que mide la cantidad de materia contenida en un cuerpo. Las unidades de masa son: Kilogramo 103 g (kg) – gramo, 1 g (g) – miligramo, 10-3 g (mg) – UTM (unidad técnica de masa) La unidad técnica de masa (U.T.M.) es la unidad de masa del Sistema Técnico de Unidades y representa la masa de un cuerpo que adquiere la aceleración de 1 m/s² cuando se le somete a la acción de una fuerza de un kilogramo-fuerza o kilopondio. Esta unidad de masa no tiene símbolo reconocido, por lo que se utiliza la abreviatura U.T.M. Unidades Fundamentales en el Sistema Métrico Técnico • • • Longitud: metro (m). La misma definición del Sistema Internacional. Tiempo: segundo (s).La misma definición del Sistema Internacional. Fuerza: kilogramo-fuerza (kgf). El peso de una masa de condiciones normales de gravedad (g = 9,80665 m/s2). 1 kg (S.I.), en Magnitudes físicas derivadas Una vez definidas las magnitudes que se consideran básicas, las demás resultan derivadas y se pueden expresar como combinación de las primeras. Colón 751, Río Grande. Tel: (02964)-422583/430135 www.cent35.org www.cent35campus.org Plataforma Virtual Las unidades derivadas se usan para las siguientes magnitudes: superficie, volumen, velocidad, aceleración, densidad, frecuencia, periodo, fuerza, presión, trabajo, calor, energía, potencia, carga eléctrica, diferencia de potencial, potencial eléctrico, resistencia eléctrica, etcétera. Ejemplos de unidades derivadas Unidad de volumen o metro cúbico: combinar tres veces la longitud. Unidad de densidad o cantidad de masa por unidad de volumen, resultado de combinar masa (magnitud básica) con volumen (magnitud derivada). Se expresa en kilogramo por metro cúbico. Unidad de fuerza, magnitud que se define a partir de la segunda ley de Newton (fuerza = masa × aceleración). La masa es una de las magnitudes básicas; la aceleración es derivada. Por tanto, la unidad resultante (kg • m • s-2) es derivada, de nombre especial: newton. Unidad de energía. Es la energía necesaria para mover un objeto una distancia de un metro aplicándole una fuerza de un newton; es decir, fuerza por distancia. Se le denomina julio (unidad) (en inglés, joule). Su símbolo es J. Por tanto, J = N • m. Algunas de las unidades usadas para esas magnitudes derivadas son: • Fuerza: newton (N) que es igual a kg·m/s2 • Energía: julio (J) que es igual a kg·m2/s2 Colón 751, Río Grande. Tel: (02964)-422583/430135 www.cent35.org www.cent35campus.org Plataforma Virtual Colón 751, Río Grande. 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En este sentido la fuerza puede definirse como toda acción o influencia capaz de modificar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo (imprimiéndole una aceleración que modifica el módulo o la dirección de su velocidad). Matemáticamente: F= m.a Unidades de fuerza En el Sistema Internacional de Unidades (SI) y en el Cegesimal (cgs), el hecho de definir la fuerza a partir de la masa y la aceleración (magnitud en la que intervienen longitud y tiempo), conlleva a que la fuerza sea una magnitud derivada. En el Sistema Técnico la fuerza es una Unidad Fundamental y a partir de ella se define la unidad de masa en este sistema, la unidad técnica de masa, abreviada u.t.m. o UTM (no tiene símbolo). Sistema Internacional de Unidades (SI): newton (N) F = m. a = Kg m/ seg2 = N Sistema Técnico de Unidades: kilogramo-fuerza (kgf) o kilopondio (kp) F= m . a = Kg seg2/ m • m/seg2 = Kg Sistema Cegesimal de Unidades: dina (dyn) F = m. a = g cm/ seg2 = dina Sistema Anglosajón de Unidades: Poundal - Libra fuerza (lbf) – KIP (= 1000 lbf) Equivalencias de unidades de Fuerza 1 newton = 100 000 dinas 1 kilogramo-fuerza = 9,806 65 newtons 1 libra fuerza ≡ 4,448 222 newtons Equivalencias de unidades de Masa 1 kilogramo- masa= 1000 gramos 1 u.t.m. = 9,806 65 kg (SI)1 Colón 751, Río Grande. Tel: (02964)-422583/430135 www.cent35.org www.cent35campus.org Plataforma Virtual Colón 751, Río Grande. Tel: (02964)-422583/430135 www.cent35.org www.cent35campus.org Plataforma Virtual Presión La PRESIÓN (símbolo p) es una magnitud física escalar que mide la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar cómo se aplica una determinada fuerza resultante sobre una superficie. En el Sistema Internacional la presión se mide en una unidad derivada que se denomina pascal (Pa) que es equivalente a una fuerza total de un newton actuando uniformemente en un metro cuadrado. En el Sistema Inglés la presión se mide en libra por pulgada cuadrada psi que es equivalente a una fuerza total de una libra actuando en una pulgada cuadrada. Definición La presión es la magnitud que relaciona la fuerza con la superficie sobre la que actúa, es decir, equivale a la fuerza que actúa sobre la unidad de superficie. Cuando sobre una superficie plana de área A se aplica una fuerza normal F de manera uniforme, la presión P viene dada de la siguiente forma: P= F/A = N/m2 = Pa Presión absoluta y relativa En determinadas aplicaciones la presión se mide no como la presión absoluta sino como la presión por encima de la presión atmosférica, denominándose presión relativa, presión normal, presión de gauge o presión manométrica. Consecuentemente, la presión absoluta es la presión atmosférica más la presión manométrica (presión que se mide con el manómetro). Unidades de presión y sus factores de conversión La presión atmosférica media es de 101 325 pascales (101,3 kPa), a nivel del mar. 1 Atm = 1,01325 bar = 101325 Pa = 1,033 kg/cm²= 760 mm de Hg= 1033 grs/cm2 1 milibar = 0,75 mm de Hg Colón 751, Río Grande. Tel: (02964)-422583/430135 www.cent35.org www.cent35campus.org Plataforma Virtual Colón 751, Río Grande. 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Calcular el trabajo suponiendo que la fuerza anterior forma un ángulo de 60° con la dirección des desplazamiento. Respuesta: 25.000J; 2551kgm; 2.5 x 1011 erg 3. ¿A qué altura habrá sido levantado un cuerpo que pesa 10 kg, si el trabajo empleado fue de 5000 joules? Respuesta: 51m 4. Desde una altura de 70cm cae cada segundo una gota de agua que pesa ¼ de gramo. Calcular el trabajo que es capaz de realizar la gotera en un año. Respuesta: 5694 kgm 5. Un hombre que pesa 80kg sube a una torre de 25m. Calcular el trabajo que realiza. Respuesta: 2000kgm Colón 751, Río Grande. Tel: (02964)-422583/430135 www.cent35.org www.cent35campus.org Plataforma Virtual Calor y temperatura Colón 751, Río Grande. Tel: (02964)-422583/430135 www.cent35.org www.cent35campus.org Plataforma Virtual Colón 751, Río Grande. Tel: (02964)-422583/430135 www.cent35.org www.cent35campus.org Plataforma Virtual Colón 751, Río Grande. Tel: (02964)-422583/430135 www.cent35.org www.cent35campus.org Plataforma Virtual Calorimetría Colón 751, Río Grande. Tel: (02964)-422583/430135 www.cent35.org www.cent35campus.org Plataforma Virtual Colón 751, Río Grande. Tel: (02964)-422583/430135 www.cent35.org www.cent35campus.org Plataforma Virtual Ejercitación Propuesta Colón 751, Río Grande. Tel: (02964)-422583/430135 www.cent35.org www.cent35campus.org Plataforma Virtual Bibliografía Introducción a la Física, de Alberto P. Maiztegui y Jorge A. Sabato, Editorial Kapeluz Fisica 1, Hector Hernandez Serventi, Losada (Segunda Parte) Colón 751, Río Grande. Tel: (02964)-422583/430135 www.cent35.org www.cent35campus.org