Fisica II - Prepa 20-30

FÍSICA II
UNIDAD I
TRABAJO, ENERGÍA Y POTENCIA MECÁNICOS
Definir los conceptos de:
 Trabajo mecánico
 Energía cinética
 Energía potencial
 Potencia mecánica.
 Sus unidades y formulas.
 Elaborar un formulario
EJERCICIOS TIPO PARA LA UNIDAD:
 Calcular el trabajo realizado al mover un bloque que se encuentra sobre un plano horizontal
cuyo coeficiente de rozamiento cinético entre el bloque y el plano es de 0.21, si el bloque se
mueve a partir del reposo en línea recta por un tiempo de 8 segundos logrando desplazarse
22 metros. considere que la fuerza se aplica paralelamente al plano.
 Calcular la potencia empleada para subir un bulto de 50 kp por un plano inclinado 30º con la
horizontal cuyo coeficiente de rozamiento cinético es de 0.18, si el bloque debe ascender
con una aceleración uniforme de 3.5 m/s2. si la fuerza se aplica paralelamente al plano y el
bulto debe subir hasta una altura de 8.5 metros sobre la horizontal. expresar el resultado en
h.p.
 Demostrar que la energía potencial que tiene un cuerpo de 30 kg. que se encuentra a una
altura de 5 metros sobre el suelo es igual a la energía cinética que tendrá al llegar al suelo
cuando este sea abandonado.
 Calcular el trabajo desarrollado al colocar en posición vertical un tubo de 350 kg. que se
encuentra en posición horizontal sobre el suelo si la longitud de este es de 5 metros y su
sección es uniforme.
 un trineo que pesa 185 N es arrastrado por una cuerda que forma un ángulo de 20º con la
horizontal, de forma tal que a partir del reposo logra desplazarse 12 metros en un tiempo de
4 segundos. si el coeficiente de rozamiento es despreciable calcular el trabajo desarrollado.

Calcular el trabajo desarrollado para elevar un bulto de 100 kg por medio de un plano
inclinado 30° respecto a la horizontal, hasta una altura de 12 metros sobre el suelo( la
fuerza se aplica paralelamente al plano y el coeficiente de rozamiento cinético entre el bulto
y el plano es igual a 0.12
 Un cuerpo de 300 Newtons de peso se encuentra en reposo sobre un plano horizontal que
tiene un coeficiente de rozamiento cinético entre el plano y el cuerpo es de 0.13, calcular la
energía cinética que adquiere al aplicarle una fuerza paralela al plano por un tiempo de 12
segundos, que logra acelerarlo uniformemente a 2.3 m/s2.
 Calcular la energía potencial que adquiere un cuerpo que pesa 400 kp cuando es elevado
hasta una altura de 10 metros sobre el suelo.
CALOR Y TEMPERATURA
UNIDAD II DILATACION LINEAL Y VOLUMETRICA, CALORIMETRIA.
CONCEPTOS BASICOS:
CALOR
TEMPERATURA
TERMOMETRO
ESCALAS DE TEMPERATURA
CONVERSIONES DE UNIDADES DE TEMPERATURA
COEFICIENTE DE DILATACION (LINEAL Y VOLUMETRICO)
INCREMENTO
DECREMENTO
VARIACION
DILATACION
CALORIA Y SU RELACION CON EL JOULE
CALOR ESPECÍFICO
CALOR DE FUSION
CALOR DE VAPORIZACION
PODER CALOR CEDIDO
CALOR ABSORVIDO
LIQUIDO
SÓLIDO
GAS
CALORIMETRO
CAMBIOS DE ESTADO
EJERCICIOS TIPO PARA LA UNIDAD
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Una varilla de cobre que mide 9 metros de longitud tiene una temperatura de 22ºc. calcular
el incremento de temperatura que debe sufrir para que su longitud sea de 9.0034 metros.
Una vasija de vidrio con capacidad para 1.5 litros se encuentra llena hasta el ras con
mercurio, a una temperatura de conjunto de 30ºc. calcular el volumen del mercurio
derramado cuando la temperatura se incremente 50ºc.
Calcular la cantidad de calor que se requiere para llevar medio kilogramo de hielo de -3ºc
hasta agua a 25ºc
Calcular la temperatura final de la mezcla de 150 gramos de hielo a 0ºc con 300 gramos de
agua a 25ºc
Calcular la temperatura final de de 250 gramos de hielo a – 15ºc con medio litro de agua a
20ºc
Calcular el poder calorífico del carbón mineral si con 150 gramos se logra llevar de 25ºc a
62ºc 10 litros de agua, considere que solo se aprovecha el 70% de la combustión
Una varilla de acero de α = 12 x 10 -6°C-1, tiene una longitud de 7.05 metros a una
tempoeratura de 20 °C. cual será el incremento de longitud cuando la temperatura se
incrementa a 160 °C.
un recipiente de vidrio con α = 9 x 10 -6°C-1con una capacidad de un litro, se encuentra
totalmente lleno de mercurio (β = 1.82 x 10 -4°C-1) a una temperatura de conjunto de 48 °F.
calcular el volumen del mercurio derramado cuando la temperatura sea igual a 120°Fcalcular la temperatura final de la mezcla de 250 gramos de hielo a -12°C con 800 mililitros
de agua a una temperatura de 50°C.
calcular el poder calorífico del carton, si con la combustion de 350 gramos se logra elevar la
temperatura de medio litro de agua de 10°C a 80°C.(considere que solo se aprovecha el 70%
del calor desprendido en la combustión.)
UNIDAD III .- HIDRÁULICA
UNIDAD III (PARTE 1) HIDROSTÁTICA
CONCEPTOS BÁSICOS
CAMPO DE ESTUDIO DE LA HIDRÁULICA Y SUS DIVISIONES
VISCOSIDAD
TENSIÓN SUPERFICIAL
COHESIÓN
ADHERENCIA
CAPILARIDAD
DENSIDAD ABSOLUTA
DENSIDAD RELATIVA
PESO ESPECÍFICO
PRESIÓN HIDROSTÁTICA, MANOMÉTRICA Y ABSOLUTA
PRINCIPIO DE PASCAL
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
PROBLEMAS TIPO PARA EL DESARROLLO DE LA UNIDAD
1.- 0.5 kg de alcohol etílico ocupan un volumen de4 0.000633 m3 calcular:
a) cual es su densidad absoluta
b) cual es su peso específico
2.- calcular la masa y el peso de 15000 litros de gasolina. Densidad absoluta de la gasolina = 700
kg/m3
3.- cual es la densidad absoluta de un aceite cuyo peso específico es de 8967 n/m3
4.- cuál es el volumen en metros cúbicos y en litros de un 3000 n de aceite de oliva cuyo peso
específico es de 9016 n/m3
5.- sobre un líquido encerrado en un recipiente se aplica una fuerza de 60 n mediante un pistón de
área igual a 0.01 m2 . ¿Cuál es el valor de la presión?
6.- calcular la fuerza que debe aplicarse sobre un área de 0.3 m2 para quien exista una presión de
420 n/m2
7.- calcular la presión hidrostática en el fondo de una alberca de 5 m de profundidad, si la densidad
del agua es de 1000 kg./m3
8.- un depósito de 3.5 m de profundidad contiene agua, calcule:
a) la presión hidrostática a 1.5 m de profundidad.
b) la presión hidrostática a 2 m debajo del punto anterior.
9.- calcular la profundidad a la que se encuentra un submarino en el mar cuando soporta una
presión hidrostática de 8 x106 n/m2 la densidad del agua de mar es de 1020 kg./m3
10.- para medir la presión manométrica del interior de un cilindro con gas se utilizó un manómetro
de tubo abierto. al medir la diferencia entre los dos niveles de mercurio se encontró un valor de
15 cm. de hg. Determinar la presión absoluta que hay dentro del cilindro en:
a) mm de hg
b) cm de hg
c) n/m2
11.- se bombea agua c on una presión de 25 x 104 n/m2 ¿cuál será la altura máxima a la que puede
subir el agua por la tubería si se desprecian las pérdidas de presión?
12.- ¿que fuerza se obtendrá en el émbolo mayor de una prensa hidráulica cuya área es de 100 cm 2
cuando en el émbolo menor de área igual a 15 cm2 se aplica una fuerza de 200 n?
13.-calcular el diámetro del émbolo mayor de una prensa hidráulica para obtener una fuerza de
2000 n cuando el émbolo menor tienen un diámetro de 10 cm. y se aplica una fuerza de 100 n
14.- un cubo de acero de 20 cm. de arista se sumerge totalmente en agua. si tiene un peso de
564.48 n calcular:
a) el empuje que recibe
b) ¿cual será el peso aparente del cubo?
1.- Calcular el gasto de agua por una tubería al circular 1.5 m3 en ¼ de minuto.
2.- Calcular el tiempo que tardará en llenarse un tanque cuya capacidad es de 10 m3 al
suministrarse un gasto de 40 l/s
3.- Calcular el gasto de agua por una tubería de diámetro igual a 5.08 cm. cuando la velocidad del
líquido es de 4 m/s
4.- Determinar el diámetro que debe tener una tubería para que el gasto de agua sea de 0.3 m3/s a
una velocidad de 8 m/s
5.- Por una tubería fluyen 1800 litros de agua en un minuto. calcular:
a) el gasto
b) el flujo
6.- Por una tubería de 3.81 cm. de diámetro circula agua a una velocidad de 3m/s. en una parte de la
tubería hay un estrechamiento y el diámetro es de 2.54 cm. ¿qué velocidad llevará el agua en
ese punto?
7.- ¿Con que velocidad sale el líquido por un orificio que se encuentra a una profundidad de 0.9 m?
8.- Un tubo de pitot se introduce en la corriente de un río, el agua alcanza una altura de 0.15 m en
el tubo. ¿a que velocidad va la corriente?
9.- Un tubo de ventura tiene un diámetro de 0.1524m y una presión de 4.2 x 104 n/m2. ¿cuál es la
velocidad del agua que fluye a través de la tubería?
1.- Un bloque de madera de 20 cm de arista, se hace flotar en agua salada de densidad 1.03 gr/cm 3.
Si el cubo deja fuera del agua el 45% de su volumen calcular la densidad de la madera.
2.- una piedra de 5 kg se sumerge en agua dulce de densidad 1. gr/cm3. Calcular el peso aparente de
la piedra.
3.- Calcular la presión que ejerce sobre el suelo un bloque de concreto de densidad 5.1 gr/cm3,
cuyas dimensiones son .45 m x .20 m x .7 m cuando se asienta sobre el suelo sobre su cara más
pequeña.
4.- Calcular la presión hidrostática en el fondo de una alberca de 3 metros de profundidad.
5.- Calcular la presión absoluta de un cilindro de gas hidrogeno cuya presión manométrica es igual
a 1.4 kg/cm2 que se encuentra al nivel del mar. Exprese el resultado en psi
1.- Calcula velocidad de la corriente del agua de un rio, si al introducir un tubo pitot el nivel del
agua llega hasta una altura de 27 cm en el tubo.
2.- un depósito de 4 metros de altura y 3 metros de diámetro se encuentra lleno de agua, si en su
parte más baja tiene un agujero de 3 centímetros de diámetro. Cuánto tiempo tardará en vaciarse.
3.- Calcular la velocidad del agua en la parte angosta de un tubo venturi que tiene como diámetro
mayor 14” y diámetro menor 1.6”, si el gasto en la parte más ancha es de .01 m3 por segundo.
hidrodinámica
1.
Calcular la velocidad del agua de un arroyo si al introducir un tubo “pitot” el agua asciende hasta
una altura de 16.8 centímetros sobre el nivel del agua del arroyo por el tubo
2.
Calcular el tiempo que tarda en vaciarse un depósito que se encuentra totalmente lleno de agua si
en el fondo tiene un orificio de 2 pulgadas de diámetro y las dimensiones del depósito son 3.4
metros de diámetro y 8.2 metros de altura.
3.
Calcular la velocidad del agua en la parte angosta de un tubo venturi que tiene como diámetro
mayor 14” y diámetro menor 2.6” sabiendo que la presión diferencial es 0.82 kg/cm 2.
4.
Calcular la altura de un depósito contenedor de agua que se encuentra totalmente lleno de agua y
en el fondo tiene un orificio de 1” de diámetro y fluye por el un gasto de 8.8 litros por segundo
cuando se encuentra a su máxima capacidad
5.
Calcular el diámetro de un depósito cilíndrico de 8 metros de altura que tiene un orificio de 2” de
diámetro en el fondo y estando lleno tarda 5 horas en vaciarse. cual es el diámetro del depósito.
6.
Hasta que altura sobre el nivel del agua de un arroyo ascenderá el agua por un tubo pitot que se
introduce en el arroyo si la velocidad de la corriente es igual a 1.92 m/s
7.
Calcular el tiempo que tarda en vaciarse un depósito que se encuentra al 80% de su capacidad si
en el fondo tiene un orificio de 3 centímetros de diámetro y las dimensiones del depósito son 2.6
metros de diámetro y 9 metros de altura.
8.
Calcular la presión diferencial en pascales en un tubo venturi si la velocidad del agua en la parte
angosta es 12.69 m/s y los diámetros son 14” y 2.6”
9.
Calcular la altura de un depósito contenedor de agua que se encuentra totalmente lleno de agua y
en el fondo tiene un orificio de 2 centímetros de diámetro y fluye por el un gasto de 6.4 litros por
segundo cuando se encuentra a su máxima capacidad
º
10. Calcular el diámetro de un depósito cilíndrico de 12 metros de altura que tiene un orificio de 2.5”
de diámetro en el fondo y estando lleno tarda 6 horas en vaciarse. cual es el diámetro del
depósito.