Ing. Jonathan Torres Barrera 4 de Febrero de 2017

Ing. Jonathan Torres Barrera 4 de Febrero de 2017.

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ACTIVIDAD 1. DENSIDAD. 1. Lo que debemos saber de la densidad. Sofía y Omar fueron a una fiesta, donde presenciaron el juego “Adivina qué”, este consiste en mostrar diferentes objetos a los participantes y luego se les pide que adivinen de qué material se trata. Sofía pregunta ¿cómo es posible saber de qué material se trata? Omar le explica: “Existe una estrategia para conocer la respuesta, la cual está dentro del mismo juego.” Las siguientes preguntas te permitirán seguir la estrategia para identificar el material de que se trate; contéstalas. 1. Primero colocaron sobre la mesa 3 esferas del mismo tamaño (mismo volumen), una de madera, otra de plomo y la otra de vidrio, pero para que no sepan de cuáles se trata, las forraron de papel aluminio.

a) ¿Qué es lo primero que deben de hacer los participantes para descubrir que las esferas son de materiales diferentes? b) Al tomar entre sus manos cada esfera, ¿estas tienen igual masa? c) ¿Qué variable permanece constante? d) ¿Con esta información se puede identificar de qué material consta cada esfera? Explica. 2. A continuación se dio a los participantes 3 cubos forrados de papel aluminio y hechos de los mismos materiales que las esferas, pero cada uno con la misma masa. a) ¿Qué variable permanece constante? b) ¿Cómo es el volumen de los cubos? c) Si son volúmenes diferentes, ¿por qué tienen igual masa? 3. Se les recuerda que las esferas y los cubos están hechos de las mismas sustancias. Al ordenar las esferas en función de sus masas quedan de la siguiente manera: De la que tiene más masa a la de menos masa: 1 esfera C 2 esfera A 3 esfera B

a) Ordena los cubos, atendiendo a su volumen De mayor a menor volumen: 1 cubo ________ 2 cubo ________ 3 cubo ________

b) con esta información, ¿se puede identificar la sustancia de cada uno de los cubos? Explica. 4. Como te abras dado cuenta es necesario conocer la ______________ y el _______________, para identificar de que sustancia se trata. Gustavo comenta, en el Colegio aprendí la definición operativa de la densidad: “La Densidad [D] de una sustancia es el cociente entre la masa [m] que tiene, entre el Volumen [V] que ocupa”. La expresión matemática es entonces: D = De esta manera se tiene que entre las variables densidad y masa se tiene una relación ________________ proporcional. Entonces a volumen constante, entre más masa, el cuerpo tiene mayor densidad; y a masa constante, entre mayor es el volumen del cuerpo, se tiene menor densidad.


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5. Con la información anterior contesta: a) Ordena a las esferas desde la de mayor densidad a la de menor densidad. 1 ______________________, 2 _____________________ y, 3___________________ ¿por qué? b) Ordena los cubos desde el de mayor densidad al de menor densidad. 1 ______________________, 2 _____________________ y, 3___________________ c) ¿Qué pareja esfera-cubo es la menos densa? Explica d) ¿Qué cubo es de la misma sustancia que la esfera menos densa? ¿Por qué? Cuando se trata de la misma sustancia, al incrementar la masa, el volumen aumenta de manera proporcional; pero si se divide cada fragmento tendrá la misma densidad. Por ejemplo la densidad del plomo es de 11300 kg/m3, esto quiere decir que: 1 m3 de plomo tiene una masa de 11300 kg; por lo tanto 11300kg/1 m3 = 11300 kg/m3

2 m3 de plomo tiene una masa de 22600 kg; por lo tanto 22600kg/2 m3 = 11300 kg/m3 3 m3 de plomo tiene una masa de 33900 kg; por lo tanto 33900kg/3 m3

= 11300 kg/m3

6. Con base en las respuestas anteriores y la tabla de densidades, ¿de qué sustancias están hechas las esferas y los cubos? Sustancia D en kg/m3

esfera C y cubo _____ son de ________________ esfera A y cubo _____ son de ________________ esfera B y cubo _____ son de ________________

Aire 1.3 Agua 1000 Madera (roble) 810 Vidrio 2600 Plomo 11300

2.- PESO ESPECÍFICO. El peso específico (Pesp) de una sustancia es el cociente de dividir su _______ entre su _______________. La expresión matemática para calcularlo, es: Pesp = En el Sistema Internacional la unidad de peso (w), es ________________ y la unidad de volumen V, es ___________________, de ahí que la unidad para el peso específico es:

Si la densidad es [D = m/V], y el peso específico es [Pesp = w/V], entonces escribe la relación entre el peso específico y la densidad: 3.- Evaluación. 1. Al duplicar el tamaño de una esfera de unicel, ¿cambia su densidad? Explica. 2. La densidad del aluminio es 2700 kg/m3. Si cortas a la mitad un cubo de aluminio, ¿qué densidad tiene cada parte? 3. ¿Cómo puedes explicar que un clavo y una puerta, ambos de hierro tengan la misma densidad? 4. ¿Qué pesa más 1 kg de plomo o 1 kg de algodón? 5. ¿Qué es más pesado, 1 L de aceite comestible o 1 L de agua? 6. La densidad, ¿depende del material seleccionado? 7. Al colocar en un recipiente, arena, agua, aceite de bebe y mercurio; ¿en qué orden se acomodan? Explica.


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ACTIVIDAD 2.PRESIÓN. 1.- Efectos de la presión. Al acostarte en tu cama, el colchón se hunde porque tu cuerpo ejerce una _____________ sobre la superficie del colchón. También notas que el hundimiento es ________________ cuando estas de pie sobre el mayor/menor/igual

colchón que cuando estás acostado. Sin embargo, en los dos casos estás aplicando _____________ mayor/menor/igual

fuerza (tu peso). Observa que tu posición es importante, lo que nos lleva a conocer las variables que modifican el hundimiento del colchón, las cuales son ________________ y ___________________. En la playa. Hugo, Paco y Ana, caminan sobre la arena húmeda a la orilla del mar; ayúdalos a contestar las siguientes preguntas: 1. Hugo y Paco tienen sus pies del mismo tamaño, solo que Hugo pesa menos que Paco. a) ¿Cómo será la profundidad de las huellas de cada uno en la arena? Explica b) Entonces, entre el peso y la presión ¿qué relación existe? Explica 2. Hugo y Ana tienen el mismo peso, pero calzan de diferente número: el pie de Ana es más pequeño que el de Hugo. a) ¿Cómo es la fuerza que ejerce Hugo sobre la arena comparada con la que ejerce Ana? b) ¿Cómo es la profundidad en la arena de las huellas de cada uno. Explica c) ¿Al estar de pie sobre la arena ejercen la misma presión? Explica d) Entonces, entre área y presión, ¿qué tipo de relación existe? 2.- Ecuación de la Presión. Como podrás darte cuenta el efecto que produce una misma fuerza o peso depende del _______________ sobre la cual se aplica. En Física este se conoce como ____________. La expresión matemática para calcular la presión es: P = La relación de unidades N/m2, también se denomina: ___________________. En los utensilios cortantes como cuchillo, tijeras, navaja, alfiler o clavo, en relación con la presión, ¿cuál es el propósito de afilar unos y que otros terminen en punta? Explica 3.- En el laboratorio. Ana, Hugo y Paco decidieron verificar en forma cuantitativa los resultados y acudieron al laboratorio de su escuela. Ahí realizaron lo siguiente: 1. Colocaron un bloque que pesa 100 N, de manera que la cara de mayor superficie quedó sobre la mesa como se ilustra en la figura. ¿Qué información necesitan conocer para determinar la presión que ejerce el bloque? F = _________N. A=__________m2

Calcula la presión que ejerce el bloque sobre la mesa.

P =


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2. Repitiendo el cálculo de Presión, pero ahora colocando una pesa de 500 g sobre el bloque:

Al comparar los valores de presión en los dos casos se observa que al aumentar el peso, la presión que se ejerce es __________________, por lo que comprueba que entre presión y la fuerza (peso) existe una relación __________________. 3. Posteriormente colocaron el bloque de manera que la cara de menor superficie quedase sobre la mesa. Calcula el valor de esta nueva presión. F = _________N. A=__________m2

P =

En este caso se observa que con el mismo peso, al disminuir el área, la presión que se ejerce es __________, por lo que comprueban que entre presión y área existe una relación _____________. mayor/menor directa/inversa 4.- Evaluación 1. ¿Qué es la presión? 2. ¿Qué relación existe entre área y presión? 3. ¿Qué relación existe entre fuerza y presión? 4. ¿Cuál es la unidad para la presión en el Sistema Internacional de unidades? 5. En el museo del niño “El Papalote” hay una cama de clavos, donde se acuesta una persona. ¿Por qué esta persona no realiza de pie la demostración? 6. Explica la diferencia entre fuerza y presión. 7. Juan está de pie sobre un cubo de 50 cm de lado; si tiene 40 kg de masa. ¿Qué presión le ejerce al cubo?


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ACTIVIDAD 3. PRESIÓN ATMOSFÉRICA 1.- El aire, ¿pesa? 1. Si comprimiéramos el aire del salón de clases y lo pusiéramos en una balanza, como se ilustra en la figura, ¿qué podríamos poner en el otro platillo para equilibrarlo? a) tres o cuatro bolígrafos. b) algunos cuadernos. c) una mesa y una silla. d) una persona. e) tres o cuatro personas.

2. Calcula el volumen de tu salón de clases. (l= , a= y h= ) Recuerda V = l a h 3. En la Ciudad de México, 1 m3 de aire tiene una masa de 1.2 kg aproximadamente. ¿Cuántos kilogramos de aire hay en tu salón?, ¿es correcta la respuesta 1? Explica El aire que nos rodea, por su peso, ejerce una presión que está distribuida en n toda nuestra superficie corporal. Nosotros, dado que ya estamos acostumbrados a sentir esta presión, no la percibimos. En efecto el aire pesa y, por lo tanto, ejerce una presión sobre todo cuerpo que se encuentre en la atmósfera terrestre; esta presión se denomina _____________________, y se ejerce en todas direcciones con igual intensidad, a la misma altitud. 2.- Barómetro. 1. El físico italiano ________________________ utilizó un tubo de vidrio lleno de mercurio que sumergió en un recipiente con mercurio, como muestra la figura, para demostrar la existencia de la presión atmosférica. Encontró que a nivel del mar la columna de mercurio tenía una altura de ______________, la cual corresponde a la presión ________________ medida a nivel del mar. Una presión de 760 mm Hg recibe el nombre de _______________, y se 1 atm / 1 bar

considera como unidad de presión.

Al realizar este experimento en lo alto de una montaña, el valor que adquiere la columna de mercurio es ____________ que 760 mm Hg con lo cual se comprueba que la presión atmosférica varía con la altura. mayor / menor Para predecir el estado del tiempo los meteorólogos miden los cambios en la presión del aire. Al instrumento que se emplea para medir la presión atmosférica se le llama __________________ ¿Cuál es el valor de la presión atmosférica en la Ciudad de México? La presión atmosférica en la Ciudad de México ¿tiene el mismo valor que la de Acapulco? ¿Por qué? ¿Dónde se recomienda vivir a una persona con presión arterial alta? __________________ Explica Acapulco / Cd de México

3.- Elasticidad del aire. Entre otras propiedades del aire está modificar su volumen dentro de un recipiente cerrado.


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Raúl comprobó algunas propiedades del aire auxiliándose de una jeringa desechable: desprendió la aguja de su base y la calentó para cerrar su orificio; así obtuvo un tapón que podría quitar y poner en la jeringa. Tú puedes repetir estas experiencias y ayuda a Raúl a resolver las siguientes preguntas: a) Que ocurre al jalar y/o empujar el embolo de la jeringa (siguiente figura izquierda)? Explica

b) Raúl dejó más o menos la mitad de la jeringa con aire y le colocó el tapón. ¿Qué ocurre al jalar y al empujar el embolo de la jeringa (figura anterior derecha)? c) A la propiedad del aire que permite que el embolo regrese a su volumen inicial, se le llama _____________________. 4.- Presión de un gas. Para medir la presión de un gas____________________ en un recipiente, se utiliza el instrumento llamado ______________________, el cual consta de un tubo en forma de U, y el líquido que contiene puede ser _____________________ o _____________. El ramal más pequeño del manómetro se conecta al recipiente que contiene el gas, como se describe en la figura, el ramal más largo está abierto y es donde actúa la presión ______________. Cuando el gas escapa del recipiente ejerce una _______________ sobre la columna de mercurio, y su magnitud se puede estimar a partir de las diferencia de _____________ que marcan los dos ramales; este valor corresponde a la presión _________________ y en el extremo abierto actúa la presión ________________. Por lo que la presión del gas es: Pgas= 5.- Evaluación. a) ¿Qué es la presión atmosférica? b) El valor de la presión atmosférica, ¿es el mismo en cualquier parte de la superficie terrestre? c) ¿Cuál es el instrumento para medir la presión atmosférica? d) ¿Cuál es el valor de la Presión atmosférica a nivel del mar? e) ¿Qué es un manómetro? y ¿qué situaciones conoces donde se utilicen manómetros? g) ¿Cómo es la presión del aire en un neumático inflado comparada con la presión atmosférica? h) Se emplea un manómetro para medir la presión del aire en el interior de los dispositivos de la siguiente figura, la presión atmosférica del lugar donde se realizaron las medidas era de 700 mmHg. ¿Cuál es el valor de la presión del aire en el interior de cada dispositivo?


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ACTIVIDAD 4. PRINCIPIO DE PASCAL. 1. Inicio. En una jeringa con aire y sellada Gabriel introdujo un globo pequeño, como se muestra en figura, después empujó y jaló el émbolo, como se ilustra en las figuras a) y b).

Explica por qué sucede esto:

2.- ¿Aire comprimido o líquido comprimido?. Al terminar la clase de Física Rubén comenta con Diana: “El maestro dice que los fluidos son los líquidos y los gases; entonces, ¿los líquidos se comportan igual que los gases?” Tú puedes ayudar a Diana a responder, realiza las siguientes actividades y completa los enunciados. Introduce agua en una jeringa, aproximadamente 10 mL, cuidando que en el interior quede una burbuja de aire y coloca el sello. Jal y empuja el émbolo, como se ilustra en la figura de a lado. 1. Al aplicar una fuerza sobre un líquido en un recipiente cerrado, como en la figura a), el volumen del líquido _________________, por lo cambia / no cambia que un líquido es _____________________. compresible / incompresible 2. Al aplicar fuerza sobre un gas (burbuja de aire) en un recipiente cerrado, el volumen del gas _______________, por lo que un gas es ___________________. cambia / no cambia compresible / incompresible 3.- ¿FUERZA? O ¿PRESIÓN? Haz algunas perforaciones en el perímetro del cuerpo de la jeringa, llenála de agua y coloca el sello como se muestra en la figura. Empuja el émbolo. 1. ¿Por dónde sale primero el agua? Explica. 2. ¿los líquidos trasmiten fuerza o presión? 3. Si en lugar de agua la jeringa tuviera aire, ¿ocurriría lo mismo? Explica. 4. Ahora haz sólo 2 perforaciones a la jeringa y llénala de agua; contesta lo siguiente:


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a) Al ejercer una fuerza en el émbolo, ¿los chorros de agua salen al mismo tiempo y alcanzan la misma altura? b) Si salen al mismo tiempo, quiere decir que la presión se trasmite en todos los ______________ del líquido. c) Si alcanzan la misma altura, quiere decir que la presión se trasmite con la misma _______________ en todo el líquido. d) A partir de las ideas anteriores, ¿cómo enunciarías el Principio de Pascal? 5. ¿El Principio de Pascal es válido para cualquier fluido, ya sea gas o líquido? Explica. 4.- ELEVADOR HIDRÁULICO. Una de las mayores aplicaciones del Principio de Pascal es su uso en los elevadores hidráulicos. Para simular un elevador hidráulico utiliza dos jeringas de diferente diámetro y conéctalas con una manguera. Llénalas de agua, cuidando de no dejar ninguna burbuja de aire en su interior. 1. ¿Al empujar uno de los émbolos qué le ocurre al otro émbolo? Explica. 2. ¿Qué variables intervienen en el funcionamiento del “elevador”? Explica. 3. ¿Cómo es la presión para ambas jeringas? Y ¿cómo las fuerzas? 4. La expresión matemática que representa la presión en los dos émbolos del elevador hidráulico es: 5. ¿Para qué sirve un elevador hidráulico? Explica. 6. Para el elevador hidráulico que se muestra: a) Si la presión que el objeto B ejerce sobre el émbolo grande es de 120 000 Pa, de acuerdo con el Principio de Pascal, ¿cuál será la magnitud de la presión que ejerce el líquido en el objeto A que está sobre el émbolo pequeño? b) ¿Cuál será el peso del objeto B colocado sobre el émbolo mayor, cuya área es de 40 cm2 para que se pueda levantar con el objeto A cuyo peso es de 150 N colocado en el émbolo pequeño de 4 cm2 de área? c) ¿Cómo es posible que con la presión que ejerce el peso del objeto A de 150 N

se eleve otro objeto de diez veces mayor peso? d) Los elevadores hidráulicos se utilizan para multiplicar una fuerza, anota ejemplos donde se aplique el Principio de Pascal. 5.- PRESIÓN HIDROSTÁTICA. ¿Qué le sucede a una persona en el fondo del mar? Al igual que el peso del aire ejerce presión, también cuando una persona se sumerge en el mar, el peso del agua le ejerce presión. Si la temperatura del agua permanece constante y el agua está en reposo, la presión que el líquido ejerce sobre la persona que se sumerge a cierta profundidad se llama ____________________ y depende de ____________________ y de _____________________. Al sumergir un objeto dentro de un líquido, si la profundidad aumenta, la presión hidrostática _______________. Po ello se dice que entre estas variables existe una relación __________________ proporcional.


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De igual manera, si se _________________________ la densidad del líquido, la presión hidrostática aumentará. Así, entre estas dos variables existe una relación _____________________ proporcional. La expresión matemática para determinar la presión hidrostática es: PH = También se puede expresar en función del peso específico de la sustancia mediante: PH = En el Sistema Internacional, la densidad D, se expresa en __________; la profundidad h, en __________; la aceleración debida a la gravedad, g, tiene un valor de _______________, de ahí que la presión hidrostática PH se expresa en _____________. 6.- EN EL LABORATORIO. Realizar el experimento siguiente para identificar cómo se modifica el volumen de un gas al sumergirse a diferentes profundidades. Material Un tubo de vidrio de 1 m de altura. Una jeringa con sello y sin émbolo. Una pesa. Procedimiento Sujeta la pesa al extremo inferior de la jeringa para que sirva de lastre; coloca el sello sujetando el hilo que servirá para manipular la jeringa. Llena el tubo con agua dejando un espacio libre antes de llegar al borde e introduce la jeringa de manera que apenas toque el nivel del líquido como se ilustra en la figura. Observa el volumen inicial de aire en el interior de la jeringa, primero en el momento en que ésta toca el agua, y luego el volumen final cuando está en el fondo. A partir de la información del experimento, contesta las siguientes preguntas:

1. ¿Cuál es el valor del volumen de aire, V1, encerrado en la jeringa cuando ésta toca el agua? 2. ¿Cuál es el valor de la presión del aire, P1, encerrado en el momento en que la jeringa toca el agua? 3. Si en el fondo del tubo el volumen de aire, V2, en la jeringa es menor, de acuerdo con la ley de Boyle [P1 V1 = P2 V2], ¿cómo debe ser el valor de la presión, P2, a esa profundidad? Explica. 4. A partir de la ley de Boyle calcula el valor de la presión a esa profundidad. 5. Ahora calcula el valor de esa presión a dicha profundidad; utiliza la siguiente ecuación: PH = D g h 6. ¿Cómo es el resultado de la pregunta 4 comparado con el de la pregunta 5? 7. Si pudieras bajar la jeringa a una profundidad mayor, ¿cómo esperas sea el valor de la presión? 8. Si en lugar de agua sumergieras la jeringa en aceite comestible, ¿el valor de la presión en el fondo del tubo sería el mismo? Por qué. 7.- PRESIÓN TOTAL. La presión total o absoluta que recibe un cuerpo sumergido en un líquido depende de la presión hidrostática y de la presión atmosférica. Contesta las siguientes preguntas: 1. expresión matemática para determinar la presión absoluta o total es: Pabs = __________ + ___________


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8.- Evaluación. 1. ¿En qué consiste el Principio de Pascal? 2. ¿Qué función tiene un elevador hidráulico? 3. Al ejercer presión en uno de los pistones de un elevador, ¿se modifica la presión en el otro pistón? 4. ¿Qué variables intervienen en el valor de la presión hidrostática? 5. ¿Qué relación existe entre profundidad y presión hidrostática? 6. En los recipientes A y B, de diferente diámetro, se vierte diferente cantidad de agua. Sin embargo, en ambos el agua alcanza el mismo nivel como se muestra en la figura. ¿En cuál de los recipientes es mayor la presión en el fondo? Explica.

7. En dos recipientes idénticos, C y D, se vierte igual volumen de mercurio y agua, en ambos se alcanza el mismo nivel. ¿En cuál de los dos recipientes es mayor la presión en el fondo? Explica. 8. El recipiente que se muestra contiene mercurio. ¿En cuál de los puntos A y B hay mayor presión hidrostática? Explica. 9. En el edificio de un condominio hay un tinaco de 2 m de largo, 1 m de ancho y 1 m de profundidad. Para aumentar la presión en las llaves de agua, el plomero sugirió que en el mismo lugar se colocara otro tinaco de mayor capacidad: de 3 m de largo, 2 m de ancho y 1 m de profundidad. ¿Estás de acuerdo con la sugerencia del plomero? Explica. 10. El comportamiento de los gases que describe la ley de Boyle es asunto de vida o muerte para los buzos. Cuando se encuentran en la superficie del agua, se ejerce una presión de 1 atmosfera en sus pulmones y en el cuerpo del buzo, así como en el tanque. Si se sumergen, ¿cambia la magnitud de la presión que reciben? a) Cuando los buzos se encuentran a 10.3 m de profundidad, ¿cuál es la presión que experimentan sus cuerpos? b) ¿Qué sucederá con el volumen del tanque si éste no es lo bastante resistente para soportar esta presión? c) ¿Por qué es necesario exhalar y subir lentamente al ascender desde las profundidades?

2. En un recipiente con agua se coloca un cubo en dos puntos diferentes, A y B, como se indica en la figura. a) Como el recipiente está abierto, en el punto A ¿qué presión recibe?_______ b) Cuando el cubo se encuentra en el punto B, ¿recibe presión de parte de? _________________ y ________________. c) Entonces, la presión total en el punto B del líquido es la suma de: ________

3. Al agregar agua al dispositivo denominado vasos comunicantes, se observa que el nivel es el mismo en todos los casos. a) ¿Qué presión se ejerce en la superficie del líquido? b) ¿Cómo calculas la presión en el fondo de cada uno de los recipientes? Explica.

4. En cuatro recipientes de capacidades diferentes se agrega agua hasta el mismo nivel, como se indica en la figura. ¿En cuál de los recipientes es mayor la presión que el agua ejerce sobre el fondo? Explica.


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ACTIVIDAD 5. PRINCIPIO DE ARQUIMEDES. 1. Inicio. Miguel y su novia fueron a “El Rollo”. Miguel cargó a su novia, dentro y fuera de la alberca y notó una diferencia en su peso. Con base a tu experiencia responde a las siguientes preguntas: 1. ¿Es correcta la apreciación de Miguel con respecto al peso de su novia? Explica. 2. ¿Dónde es mayor el peso de su novia, dentro o fuera de la alberca? 2. EMPUJE. Para verificar las respuestas anteriores, realiza las siguientes actividades en el laboratorio, empleando un trozo de plastilina y un dinamómetro de 0 a 10 N.

1. Suspende el trozo de plastilina del dinamómetro, y anota su peso, w = ___________. a). Empuja ligeramente el bloque con tu dedo, como se muestra en la figura. Anota el peso aparente del trozo de plastilina, w ´= ________________. b) Con base a las mediciones anteriores, ¿cuál es la magnitud de la fuerza que aplicaste con tu mano? Explica como obtuviste este valor.

2. Ahora sumerge el trozo de plastilina dentro de un recipiente con agua y anota los valores que se solicitan: Peso de la plastilina fuera del agua: w = _______________

Peso de la plastilina dentro del agua: w´ = _________________ Peso del agua desalojada: w d = __________________ a) ¿Por qué consideras que la plastilina “pierde” peso dentro del agua? b) Si en lugar de agua, el cuerpo se sumerge en cualquier otro líquido, ¿también reducirá su peso? Explica. c) Elabora un diagrama vectorial que represente el trozo de plastilina dentro del agua y las fuerzas que actúan sobre él. d) ¿Cuál es la magnitud de la fuerza que empuja hacia arriba al trozo de plastilina?

3.- ORIGEN DEL EMPUJE. A mayor profundidad en un líquido, la presión hidrostática es mayor, por lo tanto, las fuerzas que el líquido aplica al cuerpo son iguales a la misma profundidad. Se dibujan flechas Para representar las fuerzas que el líquido ejerce en el cuerpo sumergido.

1. Observa las flechas de la figura y contesta: a) ¿Qué ocurre al sumar las fuerzas horizontales F3 y F4 que se ejercen sobre los lados del cuerpo? b) ¿Cómo es la fuerza F1 que se ejerce en la parte inferior del cuerpo, comparada con la fuerza F2 que se ejerce sobre la parte superior del bloque? Explica. c) ¿Qué ocurre al sumar las fuerzas verticales F1 y F2? Explica. d) Con base al principio de Arquímedes, ¿qué nombre recibe la diferencia entre las fuerzas dirigidas hacia arriba y las fuerzas dirigidas hacia abajo? 2. Cuando un cuerpo está sumergido en un líquido (recuerda el diagrama vectorial que trazaste anteriormente), sobre él actúan dos fuerzas: el peso (w) y el empuje (E).


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La magnitud de estas fuerzas puede ser diferente de una situación que actúa sobre el cuerpo puede ser diferente. A pesar de que hay infinidad de situaciones es posible identificar tres grandes casos. Escribe en las líneas la opción correcta de cada caso: Caso 1: w > E, entonces: _________ a) el cuerpo flota.

Caso 2: w = E, entonces: _________ b) el cuerpo se hunde. Caso 1: w < E, entonces: _________ c) el cuerpo permanece en equilibrio dentro del líquido. 3. Escribe el modelo matemático para el empuje: 4.- En función del hecho de que un objeto totalmente sumergido en un líquido desplaza siempre un volumen de líquido igual a su propio volumen, completa la información del siguiente esquema:

5.- Con un envase de plástico de 600 mL vacío construye un “gotero obediente”, utilizando un gotero de vidrio con un poco de agua, sellando el envase lleno de agua. 4.- Evaluación. 1. El peso de un cuerpo, ¿se modifica al estar sumergido en un fluido? 2. ¿Qué condiciones se deben cumplir entre el peso de un cuerpo y el empuje que recibe para decidir si el cuerpo se hunde? 3. ¿Por qué flota sobre el mar un buque de acero? 4. Dibuja los vectores peso y empuje en cada situación siguiente (la longitud del vector debe representar la magnitud de uno respecto al otro, mayor, menor o igual):

5. Un cubo de cobre cuya densidad es de 8900 kg/m3, y de 5 cm de lado se introduce en un recipiente con agua. ¿Cuál es el empuje que el agua ejerce sobre él? 6. ¿Cómo se puede lograr aumentar el empuje que el agua ejerce sobre un cuerpo en su interior, para lograr que éste flote?

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Ing. Jonathan Torres Barrera 4 de Febrero de 2017