Download 4ºESO Refuerzo de Física y Química

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ESTUDIO DEL MOVIMIENTO
1
1. Caída libre
Para comprobar la ecuación del espacio en función del tiempo en un movimiento de caída
libre, puedes realizar el siguiente experimento:
Toma un perfil de madera o de aluminio de unos 2 m de longitud. Colócalo con una inclinación de unos 20 cm y deja deslizar una bola o una canica por el canal. Anota los tiempos que
tarda en el descenso de determinadas longitudes. Comprueba que el cociente entre la distancia
y el cuadrado del tiempo es una constante.
Galileo Galilei realizó este experimento, que relata de la siguiente manera en su libro Dos nuevas
ciencias, publicado en 1638.
[…] Dejamos que la bola descendiese rodando por la ranura, anotando el tiempo requerido
para el descenso. Repetimos el experimento una y otra vez para cerciorarnos del tiempo
empleado en el descenso. Después de ejecutar esta operación hasta estar seguros de su exactitud, hicimos que la bola recorriese únicamente una cuarta parte de la longitud de la ranura,
y, después de medir el tiempo empleado para el descenso, comprobamos que era precisamente
la mitad del anterior. Después probamos con otras distancias, comparando el tiempo empleado
para recorrer la mitad, los dos tercios o las tres cuartas partes, o en realidad cualquier fracción.
En tales experimentos, repetidos un centenar de veces, comprobamos invariablemente que
las distancias recorridas estaban entre sí en la misma proporción que el cuadrado de sus
tiempos.
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Actividades
1
¿Qué valor tiene la constante de proporcionalidad existente entre la distancia recorrida y el
cuadrado del tiempo?
2
Escribe la ecuación del espacio en función del tiempo para el movimiento de caída libre
de un cuerpo.
3
Completa la tabla siguiente:
Distancia
recorrida (m)
Tiempo
(s)
3
1
6
2
A continuación se muestran los valores velocidad-tiempo para el movimiento de caída libre de un
cuerpo de 2 kg de masa. Completa la tabla adjunta para un cuerpo de 5 kg de masa.
Cuerpo de masa 2 kg
Velocidad
(m/s)
Tiempo
(s)
9,8
1
19,6
2
29,4
3
39,2
4
Cuerpo de masa 5 kg
Velocidad
(m/s)
Tiempo
(s)
Física y Química
4
5
6
Posición
Rectilínea
Ecuación de la velocidad
Distancia de seguridad
Tiempo de reacción Tiempo de frenado
Ecuación del espacio
Aceleración de
la gravedad
0
ecuación del espacio
s s v t
Aceleración
1
Galileo
Desplazamiento
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Movimiento rectilíneo y uniforme
Trayectoria
Características generales del movimiento
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Sistema de
referencia
Física y Química
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ESTUDIO DEL MOVIMIENTO
2. Mapa conceptual
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1. Alargamiento de un muelle
Para graduar un resorte, hemos aplicado diferentes fuerzas y medido la longitud del muelle
en cada caso. Los resultados obtenidos han sido los siguientes:
Fuerza (N)
Longitud (cm)
0
0,5
1,0
1,5
2,0
10
11,5
13,0
14,5
16,1
Actividades
1
Dibuja el montaje experimental necesario para llevar a cabo esta práctica.
2
¿Cuál es la longitud natural de este muelle?
3
¿Qué alargamiento se produce en él al aplicar una fuerza de 0,5 N?
4
Representa gráficamente las fuerzas en función de los alargamientos.
5
¿Qué relación existe entre la fuerza aplicada y el alargamiento producido? Expresa
matemáticamente esta relación.
6
¿Con qué nombre se conoce esta expresión?
7
Calcula la fuerza que se está aplicando al muelle para que su longitud sea 17,5 cm. ¿Cuánto vale la
constante elástica de este resorte?
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INTERACCIONES ENTRE LOS CUERPOS
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Física y Química
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INTERACCIONES ENTRE LOS CUERPOS
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2. La fuerza es un vector
쮿 El efecto de una fuerza no solo depende de su intensidad o módulo, sino también de la dirección
y sentido en que actúe dicha fuerza.
쮿 El punto de aplicación es el lugar del cuerpo donde se ejerce la fuerza.
Experimento 1
c
1. Coge un rodillo y engánchalo al extremo del dinamómetro como se indica en el dibujo.
2. Tira del dinamómetro en la dirección a y anota lo
que señale cuando el rodillo comience a moverse.
3. Repite la operación en las direcciones b y c, anotando en cada caso la indicación del dinamómetro
cuando el rodillo comienza a moverse.
Actividades
1
a) Compara los valores de las fuerzas en los tres casos. ¿Cuál es mayor?
b) Repite el experimento aplicando una fuerza constante de 0,5 N. Anota lo que sucede.
c) ¿Qué quiere decir que la fuerza es una magnitud vectorial?
Experimento 2
Para determinar el punto de aplicación de una fuerza, realiza el siguiente experimento:
1. Ata un hilo alrededor de un libro (dejando una
cubierta fuera) y haz dos lazadas, como se ilustra
en el dibujo.
2. Apoya el libro por la cubierta que ha quedado
fuera sobre la mesa.
3. Engancha el dinamómetro en el primer lazo y tira
de él paralelamente a la mesa y en la dirección
del hilo.
Actividades
Física y Química
1
8
a) Anota la lectura del dinamómetro cuando el libro comienza a deslizarse.
b) Engancha el dinamómetro al segundo lazo e inicia la tracción igual que en el caso anterior.
¿Qué valor tiene la lectura del dinanómetro?
b
a
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3. El movimiento de un carro
El movimiento de un caballo que tira de un carro ilustra todos los principios de la dinámica.
Cuando el carro está parado, el caballo tiene que realizar un esfuerzo para moverlo. Para que se
inicie el movimiento, la fuerza del caballo debe vencer la inercia del carro y las fuerzas de rozamiento. Una vez que hay una fuerza neta, el carro se acelera hacia delante, obedeciendo el
segundo principio de la dinámica, y se observa que los tirantes están tensos. Después, el caballo
puede relajarse, reduciendo su tiro hasta que se iguale a la fuerza de rozamiento. Como no
actúa una fuerza neta, el carro se moverá hacia delante a velocidad constante, según predice el
primer principio, y se observa que los tirantes no están tensos. En virtud del tercer principio,
la fuerza aplicada por el caballo (que actúa sobre el carro) es siempre igual y opuesta a la fuerza
ejercida por el carro (que actúa sobre el caballo).
Actividades
1
¿Qué indica el primer principio de la dinámica?
2
¿Qué sucede cuando la fuerza del caballo se iguala a la fuerza de rozamiento?
3
¿Se detiene el carro en ese momento? ¿Cómo es su velocidad?
4
¿Por qué cuando no hay fuerza neta los tirantes del carro están flojos?
5
¿¿Por qué cuando existe una fuerza neta los tirantes están tensos? ¿Qué crea esa tensión?
6
¿Cómo es la velocidad del carro en esas circunstancias?
7
¿Si la fuerza aplicada por el caballo es igual y opuesta a la fuerza ejercida por el carro, ¿por qué no
se anulan?
8
¿En qué sentido actúan siempre las fuerzas de rozamiento?
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INTERACCIONES ENTRE LOS CUERPOS
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Física y Química
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Vector
si es cero hay
Descomposición
de fuerzas
tras estas
operaciones
cómo se
dibujan
fuerzas
Equilibrio
de fuerzas
Medida
de fuerzas
Ley de Hooke
se relacionan
mediante la
se aplica
en el
Acción y reacción
tambien llamado de
Peso
Masa
y aceleración
depende de
Inercia
tambien llamado de
Fuerzas y
rozamiento
provocan
Segundo principio
de la dinámica
se rigen por
Cambios de
movimiento
2
Deformaciones
provoca
provoca
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Fuerza
resultante
es un
Interacciones entre los cuerpos
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si actúan
al mismo tiempo
Física y Química
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INTERACCIONES ENTRE LOS CUERPOS
4. Mapa conceptual
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M O V I M I E N T O C I R C U L A R Y G R AV I TA C I Ó N U N I V E R S A L
1. Comprobando la fuerza centrípeta
Experimento
1. Toma un cordón largo y fino y pásalo por un cilindro hueco (puedes utilizar un bolígrafo sin
mina).
2. Sujeta luego un clip en cada uno de sus extremos.
3. Amasa una bola pequeña de plastilina o de arcilla alrededor de uno de los clips y otra bola
mayor alrededor del segundo clip.
4. Sostén el cilindro verticalmente y comienza a dar vueltas a la bola pequeña.
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Actividades
1
¿Qué observas?
2
Si se rompe o se suelta la cuerda:
a) ¿Hacia dónde tenderá a moverse la bola pequeña de plastilina o arcilla?
Física y Química
b) ¿A qué principio de la dinámica se ajusta este comportamiento?
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M O V I M I E N T O C I R C U L A R Y G R AV I TA C I Ó N U N I V E R S A L
2. El peso de los cuerpos
La fuerza de atracción es mayor en los polos que en el ecuador, porque allí la distancia al centro de la Tierra es menor.
g en los polos 9,832 m/s2
g en el ecuador 9,780 m/s2
Polo Norte
zona ecuatorial
Polo Sur
radio ecuatorial 6 378,16 km
radio polar 6 356,77 km
Actividades
1
Calcula el peso de un cuerpo de 100 kg de masa en:
a) Los polos.
Física y Química
b) El ecuador.
12
2
¿Dónde es más fácil batir un récord de salto de longitud, en el ecuador o en los polos?
3
¿Por qué puede ser interesante comprar oro en la cima de una montaña y venderlo en el valle?
4
¿A qué altura sobre la superficie de la Tierra hay que elevar una masa de 1 kg para que su peso
sea de 8,5 N?
5
Calcula el valor de g en la superficie de Mercurio, si su radio es 2,34 106 m y su masa, 3,28 1023 kg.
6
¿Cuál es el peso en la superficie de Mercurio de un cuerpo de 80 kg de masa?
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M O V I M I E N T O C I R C U L A R Y G R AV I TA C I Ó N U N I V E R S A L
3. Observación de fenómenos naturales
쮿 Observación de las fases de la Luna
Observa noche tras noche y durante el transcurso de un mes lunar las fases de la Luna.
cuarto creciente
creciente
atardecer
luna
llena
mediodía
medianoche
luna
nueva
Sol
amanecer
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menguante
cuarto menguante
쮿 Observación de un eclipse lunar
Observa la forma del borde de la sombra proyectada por la Tierra cuando cruza el disco de
la Luna. Esta fue una de las pruebas a favor de la esfericidad de la Tierra.
cono de sombra
eclipse parcial
Tierra
Luna
Sol
eclipse total
órbita
cono de penumbra
쮿 Observación y estudio de las mareas
El nivel de las mareas no se mantiene constante, sino que varía de acuerdo con las posiciones que el Sol y la Luna ocupan con respecto a la Tierra.
Este experimento sobre las mareas se debe realizar en el mismo lugar (puerto o playa)
y durante varios días para que los datos obtenidos sean relevantes.
Se trata de medir la diferencia de altura entre la pleamar y la bajamar. Para ello, clava un
listón con marcas de 10 cm en la arena de la playa, de manera que no pueda ser arrastrado
por el agua.
Con los datos obtenidos, construye una tabla como esta:
Día
Bajamar 1
Nivel
Hora
Pleamar 1
Nivel
Hora
Bajamar 1
Nivel
Hora
Pleamar 1
Nivel
Hora
Anota la posición de la Luna durante los días que dure el experimento y relaciona la posición de la Luna (nueva, llena, menguante o creciente) con la pleamar y la bajamar.
Física y Química
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para la
Vehículos espaciales
Peso de los
cuerpos
explica el
ayuda a
comprender la
Las trayectorias
de los cometas
llevan a descubrir la
Newton
La gran explosión
caliente
viene
determinada por
Evolución
del universo
Período
Frecuencia
que se relaciona con
Velocidad
lineal
se relaciona con la
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llevó a utilizar
Teorías
heliocéntricas
Fuerza
centrípeta
se caracteriza por
Movimiento circular
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Posición de la
Tierra en el
Universo
Física y Química
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M O V I M I E N T O C I R C U L A R Y G R AV I TA C I Ó N U N I V E R S A L
4. Mapa conceptual
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1. Hundirse o no hundirse
Las acciones de las fuerzas no solo dependen de sus características, sino también del tamaño
de la superficie sobre la que actúan, como vas a comprobar con las siguientes actividades.
Actividades
1
Observa estos dibujos:
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FUERZAS EN LOS FLUIDOS
4
a) ¿Por qué se hunde el cuervo y el pelícano no?
b) Las botas de los dos montañeros son iguales, pero de tallas diferentes. ¿Cómo afecta la talla de
la bota al efecto que se muestra en el dibujo?
2
Para averiguar qué presión ejerces cuando estás de pie sobre cualquier tipo de suelo, sigue estas
instrucciones:
a) Dibuja la suela de tus zapatos sobre un papel dividido en centímetros cuadrados y cuenta los
cm2 de superficie que ocupan. ¿Cuál es la superficie en cm2 de tus zapatos?
b) Averigua tu peso en newtons.
c) Calcula la presión que ejerce tu peso sobre la superficie de las suelas de tus zapatos.
3
¿Cómo diseñarías un vehículo pesado para trabajar sobre terrenos blandos?
4
¿Qué tipo de calzado utilizarías para caminar sobre arenas blandas? ¿Cuál no utilizarías nunca?
5
¿Por qué en ocasiones se utilizan raquetas para caminar sobre la nieve?
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FUERZAS EN LOS FLUIDOS
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2. La presión atmosférica
Experimento 1
Coloca una regla de madera delgada sobre una mesa de manera que sobresalga 8 cm del borde.
A continuación extiende varias hojas de periódico sobre la regla y alísalas bien. Golpea con
fuerza el extremo de la regla que sobresale y observa qué sucede.
Actividades
1
¿Por qué se han quedado los periódicos donde estaban?
2
¿Qué los mantiene sobre la mesa?
Experimento 2
Llena un vaso con agua hasta el borde y coloca encima una tarjeta postal o un trozo de cartulina.
Levántalo y con cuidado dale la vuelta. Retira la mano que sujeta la cartulina.
Actividades
1
¿Se cae la cartulina y se vierte el agua?
2
¿Qué mantiene en su lugar a la cartulina? ¿Por qué ocurre esto?
Experimento 3
Succiona con una pipeta agua de un vaso hasta que alcance el depósito de seguridad. Tapa el
orificio superior de la pipeta con el dedo índice y luego retíralo.
Física y Química
Actividades
16
1
¿Por qué sube el agua al succionar la pipeta?
2
¿Se vierte el agua contenida en la pipeta cuando está tapado el orificio superior?
3
¿Qué impide que el agua se derrame?
4
¿Qué ocurre cuando levantas el dedo que cubre el orificio de la pipeta?
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FUERZAS EN LOS FLUIDOS
4
3. Compresibilidad de los gases
Como la distancia a la que se encuentran las moléculas de un gas puede ser muy variable y
depende del recipiente que las contiene, se dice que los gases son compresibles.
manómetro
exterior
0
0,5
Estudiaremos ahora la relación
que existe entre la presión aplicada
a un gas y el volumen que ocupa.
Para ello, introducimos una masa
gaseosa en un recipiente, como el
que se muestra en la figura, calibrado para poder medir volúmenes. Podemos variar la presión,
accionando el émbolo móvil que
cierra el recipiente, y medirla con
un manómetro conectado con el
interior. La temperatura debe permanecer constante durante todo
el experimento.
termómetro: mantiene
la temperatura fija
1,0
0,5
bar
émbolo móvil
cilindro de vidrio
calibrado para medir gases
Experimento que relaciona la presión aplicada a un gas y el volumen que ocupa,
a temperatura constante.
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Supongamos que, después de realizar el experimento, hemos obtenido los resultados siguientes:
p (Pa) ⴢ 102
2,5
5
10
V (dm )
2,8
1,4
0,7
3
Observa que el producto de la presión del gas por el volumen del mismo es siempre constante
e igual a 700 Pa dm3.
Robert Boyle (1627-1691) enunció, en 1662, la ley que lleva su nombre:
Para una determinada masa gaseosa y a temperatura constante, el producto de la presión que soporta el
gas por el volumen que ocupa es constante.
Matemáticamente, esta ley se expresa así:
p V constante
es decir:
p1 V1 p2 V2 constante
Actividades
En la tabla siguiente se recogen los valores obtenidos al realizar un experimento como el descrito
en el texto. El gas que contiene el recipiente es aire.
Presión (atm)
Volumen (L)
1
0,85
1,2
0,71
1,4
0,61
2
0,43
a) Realiza la gráfica presión-volumen.
b) ¿Existe alguna relación entre la presión que se ejerce y el volumen que ocupa el gas? Expresa
matemáticamente esa relación.
2
Una masa de gas ocupa un volumen de 10 m3 a 758 mmHg. Halla su volumen a 635 mmHg si la
temperatura permanece constante.
3
Un recipiente de 12 L contiene un gas a 2 atm de presión. Calcula los volúmenes cuando las
presiones sean de 4 y 6 atm.
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FUERZAS EN LOS FLUIDOS
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4. La balanza hidrostática
La balanza hidrostática sirve para comprobar el principio de Arquímedes tanto para los cuerpos sumergidos en un líquido como para la determinación experimental de la densidad de
cuerpos sólidos.
En una balanza hidrostática uno de los platillos cuelga a mayor altura que el otro y lleva como
accesorio un cilindro hueco en el que encaja perfectamente otro macizo, de manera que el
volumen del cilindro macizo es igual al volumen interior del cilindro hueco.
1. Cuelga del platillo de la izquierda el cilindro hueco, y de este, el macizo y en el platillo de la
derecha añade pesas hasta equilibrar la balanza.
2. El cilindro macizo se introduce en una probeta con agua; en consecuencia, la balanza se
desequilibra. El equilibrio se restablece de nuevo cuando se añade agua al cilindro hueco
hasta llenarlo por completo.
Física y Química
Actividades
18
1
¿Por qué se desequilibra la balanza?
2
¿Por qué se vuelve a equilibrar la balanza cuando se añade agua al cilindro hueco hasta llenarlo
por completo?
se basa la
la
se miden con
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Relación
altitud
Presión
atmosférica
barómetros
se estudia por
Flotabilidad
se pueden estudiar
Principio de
Arquímedes
5. Mapa conceptual
Física y Química
Líquidos no
miscibles
superpuestos
estudia
Principio
hidrostático
lo rige el
Presión en el interior
de un líquido
se estudia por
4
son
Fluidos en equilibrio
en
Presión
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Líquidos
produce
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su superficie
produce
Fuerza y superficie
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FUERZAS EN LOS FLUIDOS
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TRABAJO Y ENERGÍA MECÁNICA
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1. Rendimiento y eficacia
Una bombilla incandescente y un tubo fluorescente transforman energía eléctrica en energía
luminosa, pero su rendimiento es muy diferente.
Potencia suministrada: 60 W
Potencia suministrada: 25 W
Energía eléctrica suministrada
por segundo: 60 J
Energía eléctrica suministrada
por segundo: 25 J
Energía luminosa
por segundo: 15 J
Energía térmica
por segundo: 45 J
Energía luminosa
por segundo: 15 J
Energía térmica
por segundo: 10 J
Física y Química
Actividades
20
1
¿Cuál de los dos tipos de lámparas crees que transforma con mayor rendimiento la energía
eléctrica en energía luminosa? ¿Por qué?
2
Calcula el rendimiento de la bombilla incandescente.
3
Calcula el rendimiento del tubo fluorescente.
4
Una lámpara de bajo consumo de 20 W de potencia pierde en energía térmica solo 4 J cada
segundo. ¿Cuál es el rendimiento de esta lámpara?
5
Todas las máquinas experimentan pérdidas de energía que disminuyen su rendimiento. A una
máquina cuyo rendimiento es del 60 % se le suministra una potencia de 1 500 W. ¿Qué potencia
es realmente aprovechable?
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2. La energía se transforma
Actividades
1
Completa las frases siguientes:
a) La energía ni se crea ni se destruye, solo se
b)
A
masa: 50 kg
.
La energía que tienen las pesas está en forma
Su valor es
altura: 2 m
.
julios.
Trabajo realizado julios
La energía que tienen las pesas está en forma
Su valor es
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TRABAJO Y ENERGÍA MECÁNICA
5
.
julios.
B
c) En A, la energía cinética que poseen las pesas es
d) En B, la energía potencial que poseen las pesas es
2
Completa las frases siguientes:
a) La variación de energía cinética es igual al
de todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo.
.
.
realizado por la resultante
b) El trabajo realizado cuando la caja se deja caer desde 3 m de altura por el camino 1
es
cuando se deja caer por el camino 2, es decir,
.
camino 1
camino 2
c) La energía potencial gravitatoria equivale al
un cuerpo hasta una altura h.
que se realiza para elevar
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TRABAJO Y ENERGÍA MECÁNICA
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3. Palancas
Realiza el siguiente experimento:
1. Coloca dos monedas iguales en cada uno de los extremos de una regla de 20 cm y equilíbrala sobre un lápiz.
2. Coloca después otras dos monedas más en cualquiera de los extremos.
Física y Química
Actividades
22
1
Contesta a estas preguntas:
a) ¿Qué sucede?
b) ¿Cómo puedes volver a equilibrar la regla?
c) ¿Se cumple la condición de equilibrio de la palanca?
2
¿Qué peso puedes levantar con una palanca de 2 m de largo si aplicas una fuerza de 200 N
y el punto de apoyo o fulcro está situado a 25 cm de la fuerza resistente?
3
Un padre de 800 N y un niño de 400 N de peso desean columpiarse en un balancín de 4 m de
largo. Si el niño está en un extremo, ¿a qué distancia debe colocarse el padre para poder ser
levantado por el hijo?
4
¿Qué fuerza soporta una nuez que está a 2 cm del punto de apoyo de un cascanueces de 10 cm
de largo si se ejerce una fuerza de 50 N en sus extremos?
5
¿Qué fuerza debes ejercer sobre un remo de 3 m de largo si tus manos están a 30 cm de la horquilla
donde se engancha y el agua ofrece una resistencia de 250 N?
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TRABAJO Y ENERGÍA MECÁNICA
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4. Poleas y pendientes
Realiza el siguiente experimento:
Polea fija.
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Polea móvil.
1
¿Qué fuerza es necesario ejercer para subir un peso de 400 N a una altura de 5 m con una polea
fija?
2
¿Qué fuerza es necesario ejercer si se utiliza una polea móvil como la de la figura?
3
¿Qué peso puede subirse con una polea móvil si se ejerce una fuerza de 800 N?
4
Hemos subido un peso de 400 N a 10 m de altura con una polea fija. ¿Qué fuerza hemos aplicado?
¿Cuánta cuerda hemos recogido?
5
Hemos subido el mismo peso a la misma altura con una polea móvil. ¿Qué fuerza hemos
aplicado? ¿Cuánta cuerda hemos recogido?
6
Observa los siguientes dibujos:
a)
b)
c)
d)
7
¿En cuál de los tres planos inclinados es mayor la fuerza necesaria para elevar el bloque?
¿En cuál de los tres planos inclinados es mayor la distancia recorrida por el bloque?
¿En cuál de los tres casos se realiza menos trabajo?
Una vez finalizado el recorrido por el plano inclinado, ¿en cuál de los tres casos es mayor
la energía potencial del bloque?
Se necesita subir un mueble de 1 000 N de peso a un camión de mudanzas cuya plataforma
está a 1 m de altura del suelo. ¿Qué fuerza es necesario aplicar si la longitud de la rampa
disponible es de 2 m?
Física y Química
Actividades
23
24
Unidades de trabajo
y potencia
Rendimiento
da
lugar a
Calor
que
Energía total
da lugar a
Trabajo
Fuerza
Rozamiento
más
se basan
las
Máquinas
y herramientas
Gravitatoria
5
Principio
de conservación
de la energía mecánica
se transforma
y se conserva
Mecánica
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más
Trabajo
capacidad
para realizar
Energía
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Fuerza
y desplazamiento
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TRABAJO Y ENERGÍA MECÁNICA
5. Mapa conceptual
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CALOR Y ENERGÍA TÉRMICA
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1. Los termómetros
Para medir la temperatura empleamos el termómetro, cuyo funcionamiento se basa en el principio de que los cuerpos en contacto alcanzan el equilibrio térmico, es decir, al cabo de cierto
tiempo están a la misma temperatura.
Existen diversos tipos de termómetros: de mercurio, clínicos y de alcohol.
Termómetro de mercurio
Consiste en un tubo delgado de vidrio, provisto en uno de sus
extremos de un depósito o bulbo que contiene mercurio. Cuando
la temperatura aumenta, el mercurio se expande por el tubo.
5
4
bulbo
3
Se emplea mercurio porque es el único metal líquido a temperatura ambiente y se dilata con facilidad al aumentar la temperatura.
2
1
0
Con los termómetros de mercurio no podemos medir temperaturas inferiores a 239 °C, ya que a esa temperatura el mercurio es
sólido.
mercurio
Termómetro clínico
Los termómetros clínicos, graduados entre 35 °C y 41-42 °C,
miden la temperatura del cuerpo humano.
temperatura del cuerpo
3
3
3
El tubo de estos termómetros presenta un pequeño estrechamiento que impide al mercurio regresar al bulbo, gracias a lo cual es
posible leer la temperatura aunque el termómetro no esté en contacto con el cuerpo.
3
3
estrechamiento
mercurio
Termómetro de alcohol
4
Funciona igual que los termómetros anteriores, pero al contener
alcohol en lugar de mercurio permite leer temperaturas muy
bajas, ya que el alcohol es sólido por debajo de 115 °C.
Si el frigorífico de tu casa lleva incorporado un termómetro, probablemente se trata de uno de este tipo.
2
0
2
4
6
alcohol
1
¿En qué se basa el funcionamiento del termómetro?
2
¿Qué líquido interesa utilizar en la construcción de termómetros, los de mayor o los de menor
capacidad calorífica específica? ¿Por qué?
3
Explica por qué no puedes utilizar:
a) Un termómetro de mercurio para medir la temperatura del hielo seco (aproximadamente
80 °C).
b) Un termómetro clínico para medir la temperatura de ebullición del agua.
4
¿Qué tipo de termómetro emplearías para medir la temperatura del hielo seco?
Física y Química
Actividades
25
0S4FQCRefuerzo08
14/8/08
12:24
CALOR Y ENERGÍA TÉRMICA
6
MATERIAL FOTOCOPIABLE / © Oxford University Press España, S. A.
Página 26
2. Energía y cambios de estado
En esta actividad vamos a determinar qué cantidad de energía hay que suministrar a una masa
de hielo de 1 kg cuya temperatura es 210 °C para que se transforme en vapor de agua a 100 °C
a la presión de 1 atm.
(Datos: cagua 4 180 J/kg °C, chielo 2 100 J/kg °C, Lf 335 103 J/kg y Lv 2,2 106 J/kg)
Etapa 1
El hielo debe pasar de 10 °C a 0 °C y permanecer en estado sólido. Debemos suministrarle:
Q1 m chielo Δthielo Etapa 2
El hielo está a 0 °C en estado sólido. La energía suministrada se utilizará para fundir el hielo y
transformarlo en agua líquida. Durante el proceso, la temperatura permanece constante a 0 °C.
Q2 m Lf Etapa 3
El agua se encuentra a 0 °C y se calienta hasta 100 °C.
Q3 m cagua Δtagua Etapa 4
Hay que transformar el agua líquida a 100 °C en vapor de agua a 100 °C. La temperatura permanece constante mientras tiene lugar el cambio de estado.
Q4 m Lv La energía térmica total que se ha suministrado es:
Qt Q1 Q2 Q3 Q4 Actividades
Física y Química
Utilizando este mismo esquema resuelve los siguientes problemas:
26
1
¿Qué cantidad de energía hay que suministrar a una masa de hielo de 2 kg cuya temperatura
es 25 °C para que se transforme en vapor de agua a 100 °C a la presión de 1 atm?
2
¿Qué cantidad de energía hay que suministrar a una masa de hielo de 0,5 kg cuya temperatura
es 0 °C para que se transforme en vapor de agua a 100 °C a la presión de 1 atm?
3
¿Qué cantidad de energía hay que suministrar a 1 L de agua a 25 °C para que se transforme
en vapor de agua a 100 °C a la presión de 1 atm?
14/8/08
Página 27
CALOR Y ENERGÍA TÉRMICA
3. Cálculo del calor latente
de fusión del hielo
Prepara un calorímetro con sus accesorios y añade 300 cm3 de agua a unos 40 °C.
a) Anota la masa inicial de agua, mH2O líquida, y su temperatura exacta, t1.
Añade una masa de hielo de unos 150 g a 0 °C (hielo fundente).
Para asegurarte de que el hielo es fundente, colócalo sobre un papel de filtro; si empapa
el papel, se está produciendo la fusión y la temperatura es de 0 °C.
Remueve la mezcla hasta que la temperatura final se haya estabilizado (equilibrio térmico).
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6
12:24
b) Anota la temperatura final de equilibrio, te.
c) Calcula la masa del hielo fundido, mhielo, por diferencia de la masa total de agua en el
calorímetro y la inicial.
d) Aplica la siguiente igualdad y deduce el calor latente de fusión del hielo.
energía térmica cedida energía térmica ganada
mH2O líquida cH2O líquida (t1 te) Lf mhielo
e) Una vez realizada la experiencia, los resultados han sido los siguientes:
쮿 Masa inicial de agua 0,300 kg
쮿 Temperatura inicial del agua 40 °C
쮿 Temperatura final de equilibrio 0 °C
쮿 Masa de hielo fundida 0,150 kg
Calcula el calor latente de fusión del hielo.
f) Nombra cada uno de los elementos de los que consta un calorímetro.
Física y Química
0S4FQCRefuerzo08
27
28
Térmica
Fotovoltaica
Minihidraúlica
se
distinguen
de
Olas y mareas
Bromosa
Dilatación de
los cuerpos
su efecto produce
dos cuerpos
en contacto
Equilibrio
térmico
son
se transmiten
por
Energía
térmica
suministrada
a un cuerpo
a partir
de
Radiación
da lugar a
por ejemplo
Fuentes no
Renovables
que son
Degradación de la
energía
Control nuclear
produce
La central
térmica
Máquinas
térmicas
da lugar a
Equivalencia con
energía mecánica
a partir
de
pueden
ser
mediante el experimento
de Joule
Calor transferido
en los cambios de
estado
6
Termómetro
depende de
Masa
12:24
Cantidad de calor
transferida en
intervalos térmicos
se mide
mediante
Temperatura
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14/8/08
Sólidos
Física y Química
0S4FQCRefuerzo08
Página 28
CALOR Y ENERGÍA TÉRMICA
4. Mapa conceptual
14/8/08
12:24
Página 29
LA ENERGÍA DE LAS ONDAS
7
1. Características de una onda
En este dibujo se representan las ondas que se producen al caer una piedra en el agua.
Actividades
1
¿Qué nombre reciben cada una de las líneas circulares dibujadas que representan los puntos
que han sido alcanzados por la perturbación en el mismo instante?
2
¿Qué forma presentan estas líneas en puntos muy alejados del foco emisor?
3
¿A qué se denomina rayo?
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0S4FQCRefuerzo08
El esquema representa el perfil de una onda en la superficie del agua.
1
¿Qué nombre recibe la distancia entre dos crestas sucesivas?
2
¿Cómo se denomina la altura de la cresta sobre el nivel del agua?
3
¿Qué significa que la frecuencia de la onda es 8 Hz?
4
¿Cuál es el período de estas ondas?
5
¿Con qué velocidad se propagan estas ondas si su longitud de onda es 4 cm?
Física y Química
Actividades
29
0S4FQCRefuerzo08
14/8/08
Página 30
LA ENERGÍA DE LAS ONDAS
7
MATERIAL FOTOCOPIABLE / © Oxford University Press España, S. A.
12:24
2. Formación de imágenes
en espejos esféricos
Para construir la imagen formada por un espejo esférico cóncavo se siguen las reglas dadas a
continuación:
1. Desde la parte superior del objeto parte un rayo paralelo al eje principal hacia el espejo
donde se refleja. El rayo reflejado pasa por el foco principal (rayo 1).
2. Desde la parte superior del objeto parte un rayo que pasa por el centro de curvatura (C), se
refleja en el espejo y sale reflejado en la misma dirección, pero en sentido contrario (rayo 2).
3. Se traza un rayo desde la parte superior del objeto que pase por el foco, este se refleja y sale
horizontal y paralelo al eje principal (rayo 3).
rayo 1
rayo
3
ray
o2
imagen
objeto
C
F
Para construir la imagen formada por un espejo esférico convexo se siguen las misma reglas
que en el caso anterior, pero con la salvedad de que son las prolongaciones de los rayos las que
las cumple.
imagen
objeto
F
C
Actividades
1
Dibuja un esquema de rayos que sirva para localizar la posición y el tamaño aproximado
de la imagen formada por un espejo esférico cóncavo cuando el objeto se halla:
a) A una distancia mayor del centro de curvatura.
b) En el centro de curvatura.
c) Entre el centro de curvatura y el foco.
Física y Química
d) Entre el foco y el espejo.
30
2
Dibuja un esquema de rayos que sirva para localizar la posición y el tamaño aproximado de la
imagen formada por un espejo esférico convexo cuando el objeto se halla en cualquier posición
delante del espejo.
14/8/08
12:24
Página 31
LA ENERGÍA DE LAS ONDAS
7
3. Formación de imágenes en lentes
convergentes y divergentes
Para la construcción geométrica de la imagen formada por una lente seguiremos las reglas
siguientes:
1. Desde la parte superior del objeto sale un rayo paralelo al eje principal, después de atravesar la lente, él o su prolongación, pasan por el foco imagen F' (rayo 1).
2. Desde la parte superior del objeto parte un rayo que pasa por el centro óptico, O, y no sufre
desviación al pasar la lente (rayo 2).
3. Un rayo que pasa por el foco, F, partiendo de la parte superior del objeto, incide sobre la
lente y, después de atravesarla, sale refractado paralelo al eje principal (rayo 3).
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0S4FQCRefuerzo08
rayo 1
rayo
2
ra
yo
3
2F O'
objeto
F
O
F'
F
I
O
F'
imagen
Lente divergente.
Lente convergente.
Actividades
1
Dibuja un esquema de rayos que sirva para localizar la posición y el tamaño aproximado
de la imagen formada por una lente convergente cuando el objeto se halla:
a) Más lejos del doble de la distancia focal.
b) En el doble de la distancia focal.
c) Entre el doble de la distancia focal y el foco.
d) En el foco.
2
Dibuja un esquema de rayos que sirva para localizar la posición y el tamaño aproximado de la
imagen formada por una lente divergente cuando el objeto se encuentra en cualquier posición
delante de la lente.
Física y Química
e) Entre el foco y la lente.
31
32
cuyos fenómenos
ondulatorios son
La Luz visible
incluye
Tono
es un tipo
Imágenes en espejos
Imágenes en lentes
se propaga en el vacío a 300 000 km/h
se caracterizan
da lugar
Espectro
electromagnético
Sonido
Electromagnéticos
características
Según sean las direcciones
de propagación y ubicación
se clasifican
Ondas
Frecuencia
Amplitud
se
relacionan
7
Intensidad
transmite
Difracción
T
V f
V
12:24
Según necesite
o no un medio
denominada
lo mide la
Energía
Movimiento
ondulatorio
cuyos fenómenos
ondulatorios son
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14/8/08
un aumento
produce
Contaminación
acústica
Física y Química
0S4FQCRefuerzo08
Página 32
LA ENERGÍA DE LAS ONDAS
4. Mapa conceptual
tienen
están formados
por
Neutrones
Protones
tiene
A
Z
Médicas
Sistema
periódico
Energía nuclear
se clasifican en
orden creciente
Aplicaciones
Elementos
químicos
Residuos
radiactivos
Elementos
radiactivos
Elementos
básicos vida
Elementos
representativos
tienen los
Niveles
syp
MATERIAL FOTOCOPIABLE / © Oxford University Press España, S. A.
da lugar
a
los hay
se
distinguen
1. Mapa conceptual
Física y Química
Radiactividad
da lugar a
Partículas
atómicas núcleo
se compone de
Átomos
Estructura
electrónica
8
se conocen por
da lugar a
12:24
se compone de
Espectros
atómicos
Partículas
atómicas: corteza
Niveles
de energía
se diferencian
se sitúan
en
14/8/08
tienen
Electrones
0S4FQCRefuerzo08
Página 33
E L ÁTO M O Y E L S I S T E M A P E R I Ó D I CO
33
34
por ejemplo
Yodo
por ejemplo
Diamante
grafito
Moléculas
diatómicas
Cuarzo
Sustancias
químicas de interés
pueden ser
Agua
Enlace
iónico
Cloruro
de sodio
por ejemplo disuelve por ejemplo
Moléculas
covalentes
Enlace
covalente
por ejemplo
cuyas propiedades dan lugar a
Enlace
metálico
Metales
por ejemplo
unión da
Átomos
9
Cristales
atómicos
unión da
Regla
del octeto
Gases nobles
12:24
pueden ser
Elementos
Regla
del octeto
Configuración
electrónica estable
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14/8/08
por ejemplo
Física y Química
0S4FQCRefuerzo08
Página 34
EL ENLACE QUÍMICO
1. Mapa conceptual
14/8/08
12:24
Página 35
QUÍMICA DEL CARBONO
10
1. Compuestos oxigenados
Experimento 1
Estudio de las propiedades del etanol
Vierte un poco de etanol en un tubo de ensayo.
Actividades
1
¿Cuál es su estado físico a temperatura ambiente? ¿Es una sustancia volátil?
2
¿Cómo es su color y su olor?
3
¿Es soluble o insoluble en agua? ¿Por qué?
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0S4FQCRefuerzo08
Experimento 2
Estudio de las propiedades de la acetona
Vierte un poco de acetona en un tubo de ensayo.
Actividades
1
¿Cuál es su estado físico a temperatura ambiente? ¿Es una sustancia volátil?
2
¿Cómo es su color y su olor?
3
¿Es soluble o insoluble en agua? ¿Por qué?
4
Comprueba que sirve para eliminar manchas de laca de uñas y pintura.
Experimento 3
Estudio de las propiedades del ácido acético
Vierte un poco de ácido acético (o de vinagre) en un tubo de ensayo.
1
¿Cuál es su estado físico a temperatura ambiente?
2
¿Cómo es su color y su olor?
3
¿Es soluble o insoluble en agua?
Física y Química
Actividades
35
36
se extraen de
Aldehídos y cetonas
Petróleo y gas natural
Interés
biológico
pueden ser
Compuestos
del carbono
se
representa
Modelos
moleculares
gestión recursos
naturales
Nomenclatura
y formulación
Naturales
Artificiales
Serie homóloga
Reciclado
10
da lugar a
forman
12:24
se unen entre sí
El átomo
de carbono
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14/8/08
se representa
Física y Química
0S4FQCRefuerzo08
Página 36
QUÍMICA DEL CARBONO
2. Mapa conceptual
14/8/08
12:24
Página 37
LAS REACCIONES QUÍMICAS
11
1. Leyes de las reacciones químicas
Ley de conservación de la masa o ley de Lavoisier
En 1789 Antoine Laurent Lavoisier enunció la siguiente ley:
En cualquier reacción química, la masa se conserva, de manera que la suma de las masas de los reactivos es
igual a la suma de las masas de los productos.
Ley de las proporciones definidas o ley de Proust
En 1799 Joseph Louis Proust demostró que:
Cuando dos o más elementos se combinan para dar un compuesto determinado, lo hacen siempre en una
relación de masa constante.
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0S4FQCRefuerzo08
Lo que caracteriza a un compuesto químico, tanto si está formado por moléculas como por
iones, es la proporción fija entre los átomos de los elementos que lo integran. Por ello, conocida la fórmula de un compuesto químico, se puede calcular fácilmente su composición centesimal, es decir, el tanto por ciento de su masa correspondiente a cada uno de los elementos que
lo forman.
Actividades
1
Dos elementos X e Y reaccionan para dar un compuesto Z. En esta tabla se recogen los resultados
de dos experiencias:
Masa de X
(g)
Masa de Y
(g)
Masa de Z
(g)
Experiencia 1
8
7
15
Experiencia 2
16
14
30
a) Comprueba con estos datos que se cumple la ley de conservación de la masa y la ley
de las proporciones definidas.
b) ¿Qué masa de Y reacciona exactamente con 12 g de X? ¿Qué masa de Z se obtiene en este
caso?
c) ¿Qué masa de X reacciona exactamente con 3,5 g de Y? ¿Qué masa de Z se obtiene?
Se calienta un trozo de lámina de cobre de masa conocida en una cápsula de porcelana que
contiene azufre. Se calienta esta mezcla intensamente hasta obtener sulfuro de cobre (I) de color
negro. Una vez que se ha evaporado el exceso de azufre que no ha reaccionado, se vuelve a pesar
el producto obtenido. Tras realizar tres experiencias con diferente cantidad de cobre, se han
conseguido los resultados siguientes:
Comprueba con estos datos que se cumple la ley de las proporciones definidas.
Masa inicial de cobre
(g)
Masa de sulfuro
de cobre (I) (g)
Experiencia 1
2,48
3,10
Experiencia 2
1,84
2,31
Experiencia 3
2,00
2,50
Física y Química
2
37
0S4FQCRefuerzo08
14/8/08
12:24
LAS REACCIONES QUÍMICAS
11
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Página 38
2. Estequiometría de una reacción
de precipitación
Experimento
Se trata de estudiar la estequiometría de la reacción:
Pb(NO3)2 2 KI → PbI2 2 KNO3
en la que aparece un precipitado amarillo de yoduro de plomo(II).
1. Prepara una disolución de nitrato de plomo(II) de concentración 18 g/L. Vierte 20 mL de
esta disolución en un vaso de precipitados.
2. Prepara una disolución de yoduro de potasio de concentración 9 g/L. Toma 40 mL de esta
disolución y viértelos en el vaso de precipitados que contiene el nitrato de plomo(II) y observarás la aparición de un precipitado amarillo.
3. Calienta el vaso con el precipitado y la disolución sin que llegue a hervir. Deja enfriar lentamente y observarás que vuelve a aparecer el precipitado en forma de escamas amarillas
brillantes. A este fenómeno se le conoce como lluvia de oro.
4. Deja enfriar y filtra el precipitado.
5. Retira el filtro con el sólido y caliéntalo en una cápsula de cerámica (sin que se queme el
papel de filtro) hasta que se evapore toda el agua.
6. Pesa el sólido que has obtenido.
Física y Química
Actividades
38
1
¿Qué masa de nitrato de plomo(II) existe en los 20 ml de disolución?
2
¿Qué cantidad, en mol, hay de nitrato de plomo(II)?
3
¿Qué masa de yoduro de potasio está contenida en los 40 mL de disolución?
4
¿Qué cantidad, en mol, hay de yoduro de potasio?
5
¿Cuál es la masa de yoduro de plomo(II) que has obtenido?
6
¿Qué cantidad, en mol, de yoduro de plomo(II) has obtenido?
7
¿Se cumple la estequiometría de la reacción?
14/8/08
12:24
Página 39
LAS REACCIONES QUÍMICAS
11
3. Neutralización
Experimento
Preparación de una disolución de concentración conocida
3.
2.
250
200
150
100
50
250
200
150
100
50
4.
5.
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0S4FQCRefuerzo08
1. Se calcula los gramos de sustancia que deben pesarse para obtener la disolución de la concentración deseada.
2. Se pesa la sustancia en un vidrio de reloj limpio y seco o en un vaso de precipitados.
3. Se disuelve la cantidad pesada en un vaso, agregando la menor cantidad de agua posible. Se
agita la disolución con una varilla de vidrio hasta que toda la sustancia esté disuelta.
4. Con la ayuda de un embudo de vidrio, tal como se indica en la figura, se vierte la disolución
en un matraz aforado y se añade agua destilada hasta la mitad.
5. Se termina de llenar con agua destilada hasta el enrase, como se indica en la figura.
Actividades
Prepara 100 mL de una disolución 0,1 M de NaOH. ¿Qué cantidad de NaOH habría que pesar?
Física y Química
1
39
40
Eliminación
de residuos
Efecto
invernadero
produce
su
Principio
de precaución
Deforestación
Desertización
es
El desafío medioambiental
Lluvia
ácida
produce
tipos
depende de
Combinación
Velocidad
se representa
hace uso de la
Estequiometría
Superficie
contacto
11
produce
Enlaces
para formar
Reacciones
químicas
se rigen por
para la
12:24
Oxidación
Reducción
necesitan
de
las hay
Energía
Volumétricas
MATERIAL FOTOCOPIABLE / © Oxford University Press España, S. A.
14/8/08
Endotérmico
Hipótesis de
Avogadro
Física y Química
0S4FQCRefuerzo08
Página 40
LAS REACCIONES QUÍMICAS
4. Mapa conceptual
043FQCRefuerzo08.SOL
14/8/08
12:27
Página 41
S O L U C I O N A R I O
1
4
ESTUDIO DEL MOVIMIENTO
2,5
1. Caída libre (Pág. 5)
1
2
1
g
2
S
3
2,0
1,5
1
g t2
2
Distancia recorrida (m)
Tiempo (s)
3
0,77
4,9
1
6
1,1
19,6
2
1,0
0,5
x (cm)
10
5
4
Cuerpo de masa 5 kg
11
12
13
14
15
16
La fuerza aplicada y el alargamiento producido son proporcionales:
F k Δx
Velocidad (m/s)
Tiempo (s)
9,8
1
6
Se conoce como ley de Hooke.
19,6
2
7
29,4
3
La fuerza que se está aplicando es 2,5 N. La constante elástica del resorte es k 0,3 N/cm 30 N/m.
39,2
4
2. La fuerza es un vector (Pág. 8)
Experimento 1
2. Mapa conceptual (Pág. 6)
a) Es mayor en el caso c).
b) RESPUESTA LIBRE.
La solución se encuentra en la página 46 de este solucionario.
2
F (N)
c) Que no depende solo del módulo, sino también de la
dirección y el sentido en el que se aplica.
INTERACCIONES
ENTRE LOS CUERPOS
Experimento 2
a) RESPUESTA LIBRE.
b) Indica la misma lectura.
1. Alargamiento de un muelle (Pág. 7)
c) Que el punto de aplicación es el lugar donde se ejercen las fuerzas.
1
l0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
2
La longitud natural del muelle es de10 cm.
3
ll0 11,5 cm 10 cm 1,5 cm
l
1
Que todo cuerpo permanece en estado de reposo o en
movimiento rectilíneo y uniforme mientras no actúe sobre
él una fuerza neta.
2
Que los tirantes no están tensos.
3
No se detiene. Su velocidad es constante.
4
Porque no actúa una fuerza sobre ellos que los tense.
5
La tensión la crea la fuerza neta que actúa.
6
La velocidad no es constante.
7
Porque actúan sobre cuerpos distintos.
8
En sentido opuesto al movimiento.
4. Mapa conceptual (Pág. 10)
La solución se encuentra en la página 47 de este solucionario.
Física y Química
3. El movimiento de un carro (Pág. 9)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
41
043FQCRefuerzo08.SOL
14/8/08
12:27
Página 42
S O L U C I O N A R I O
3
MOVIMIENTO CIRCULAR
Y G R AV I TA C I Ó N U N I V E R S A L
Experimento 2
1
No se cae la cartulina ni se vierte el agua.
2
La presión atmosférica, que no está equilibrada a ambos
lados de la cartulina.
1. Comprobando la fuerza centrípeta (Pág. 11)
Experimento 3
1
2
La bola pequeña gira describiendo un movimiento circular, y la bola grande sube y baja en función de la velocidad
de la bola pequeña.
1
Porque se hace el vacío en su interior.
2
a) Si se rompe o suelta la cuerda, la bola pequeña sale
despedida tangencialmente, siguiendo el movimiento
rectilíneo y uniforme propio de los cuerpos que no están sometidos a ninguna fuerza.
No se vierte el agua contenida en la pipeta cuando está tapado el orificio superior.
3
La presión atmosférica impide que el agua se derrame.
4
El agua se vierte.
b) Este comportamiento se ajusta al primer principio de
la dinámica.
2. El peso de los cuerpos (Pág. 12)
1
3. Compresibilidad de los gases (Pág. 17)
1
a)
presión (atm)
a) peso 100 kg 9,832 m/s2 983,2 N
b) peso 100 kg 9,780 m/s2 978 N
2
Es más fácil batir el récord en el ecuador.
3
Por el mismo peso hay más cantidad en la cima de la montaña.
4
Altura 480,2 km
5
g 4 m/s2
6
Peso 80 kg 4 m/s2 320 N
2
1
3. Observación de fenómenos naturales
0
0
(Pág. 13)
1
RESPUESTA LIBRE.
4
FUERZ AS EN LOS FLUIDOS
1. Hundirse o no hundirse (Pág. 15)
1
a) El pelícano no se hunde porque sus patas son más anchas que las del cuervo. A mayor superficie, menor
presión.
0,4
0,6
0,8
1 volumen (L)
b) La presión y el volumen son magnitudes inversamente
proporcionales. Matemáticamente, esta relación se expresa como p V constante.
3. Mapa conceptual (Pág. 14)
La solución se encuentra en la página 48 de este solucionario.
0,2
2
p1 V1 p2 V2
10 m3 758 mmHg V 635 mmHg; V 12 m3
3
Para esto, hacemos uso de la expresión p1 V1 p2 V2:
2 atm 12 L 4 atm V; V 6 L
2 atm 12 L 6 atm V; V 4 L
4. La balanza hidrostática (Pág. 18)
1
Por la fuerza de empuje.
2
Porque el peso del agua compensa la fuerza de empuje.
b) Cuanto mayor es la talla, menos se hunde.
2
a) RESPUESTA LIBRE.
b) RESPUESTA LIBRE.
Física y Química
c) RESPUESTA LIBRE.
42
3
Con ruedas muy anchas y de tipo oruga.
4
Calzado plano y ancho. No utilizaría calzado de tacón.
5
Para no hundirse, ya que la presión sobre la nieve es menor.
2. La presión atmosférica (Pág. 16)
5. Mapa conceptual (Pág. 19)
La solución se encuentra en la página 49 de este solucionario.
5
TRABAJO Y ENERGÍA MECÁNICA
1. Rendimiento y eficacia (Pág. 20)
1
El tubo fluorescente transforma con mayor rendimiento la
energía eléctrica en energía luminosa.
Experimento 1
1
Porque la fuerza de la columna de aire que hay sobre ellos
los mantiene sobre la mesa.
2
El rendimiento de la bombilla de incandescente es del
25 %.
2
La presión atmosférica.
3
El rendimiento del tubo fluorescente es del 60 %.
043FQCRefuerzo08.SOL
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12:27
Página 43
S O L U C I O N A R I O
El rendimiento de la lámpara de bajo consumo es del 80 %.
5
Solo son aprovechables 900 W.
2. La energía se transforma (Pág. 21)
1
a) La energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma.
b) La energía que tienen las pesas está en forma de energía potencial.
6
1. Los termómetros (Pág. 25)
1
El funcionamiento de un termómetro se basa en el principio
de que los cuerpos en contacto alcanzan equilibrio térmico.
2
Interesa utilizar los líquidos de menor capacidad calorífica
específica para que eleven su temperatura en un grado
con poca energía y puedan apreciar fácilmente las variaciones de temperatura.
3
a) Porque con los termómetros de mercurio no podemos
medir temperaturas inferiores a 39 °C.
Su valor es 980 julios.
Trabajo realizado es 980 julios.
La energía que tienen las pesas está en forma de energía cinética.
Su valor es 980 julios.
b) Los termómetros clínicos solo pueden medir temperaturas comprendidas entre 35 °C y 41-42 °C.
c) En A, la energía cinética de las pesas es nula.
d) En B, la energía potencial de las pesas es nula.
2
a) La variación de energía cinética es igual al trabajo realizado por la resultante de todas las fuerzas que actúan
sobre el cuerpo.
b) El trabajo realizado cuando la caja se deja caer desde
3 m de altura por el camino 1 es el mismo que el trabajo realizado cuando se deja caer por el camino 2,
es decir, mgh.
c) La energía potencial gravitatoria equivale al trabajo
que se realiza para elevar un cuerpo hasta una altura h.
3. Palancas (Pág. 22)
1
4
Utilizaría un termómetro de alcohol, ya que permite leer
temperaturas muy bajas.
2. Energía y cambios de estado (Pág. 26)
Q1 1 kg 2 100 J/kg °C 10 °C 21 000 J
Q2 1 kg 335 103 J/kg 335 000 J
Q3 1 kg 4 180 J/kg °C 100 °C 418 000 J
Q4 1 kg 2,2 106 J/kg 2 200 000 J
QT 2 974 000 J
1
Q1 2 kg 2 100 J/kg °C 5 °C 21 000 J
Q2 2 kg 335 000 J/kg 670 000 J
a) La regla se desequilibra.
Q3 2 kg 4 180 J/kg °C 100 °C 836 000 J
b) La regla vuelve a equilibrarse si se sitúan las cuatro
monedas a 5 cm del lápiz.
c) Sí, el efecto de las dos monedas situadas a 10 cm se
contrarresta con las cuatro monedas situadas a 5 cm.
C ALOR Y ENERGÍA TÉRMIC A
Q4 2 kg 2,2 106 J/kg 4,4 106 J
QT 5 927 000 J
2
Q1 0,5 kg 335 000 J/kg 167 500 J
2
Puede levantar un peso de 1 600 N.
Q2 0,5 kg 4 180 J/kg °C 100 °C 209 000 J
3
El padre debe colocarse a 1 m del punto de apoyo.
Q3 0,5 kg 2,2 106 J/kg 1 100 000 J
4
La nuez soporta una fuerza de 250 N.
5
Debes ejercer una fuerza de 2 250 N.
QT 1 476 500 J
3
Q1 1 kg 4 180 J/kg °C 75 °C 313 500 J
Q2 1 kg 2,2 106 J/kg 2,2 106 J
QT 2 513 500 J
4. Poleas y pendientes (Pág. 23)
1
Es necesario ejercer una fuerza de 400 N.
2
Es necesario ejercer la mitad de la fuerza, 200 N.
3. Cálculo del calor latente de fusión
del hielo (Pág. 27)
3
Puede subirse un peso de 1 600 N.
a), b), c) y d) RESPUESTA LIBRE.
4
Hemos aplicado una fuerza de 400 N y hemos recogido 10 m
de cuerda.
e) 0,300 kg 4 180 J/kg °C (40 0) °C 0,150 kgLf
5
Hemos aplicado una fuerza de 200 N y hemos recogido 20 m
de cuerda.
6
a) Es mayor en el caso a).
b) Es mayor en el caso c).
c) El trabajo realizado es el mismo en los tres casos.
d) La energía potencial del bloque es la misma en los tres
casos.
7
Es necesario aplicar una fuerza de 500 N.
Despejando el calor latente de fusion, tenemos:
Lf 334 400 J/kg
f)
Termómetro
Agitador
Tapón de plástico
Paredes de cristal dobles
con superficies plateadas
Vacío
Líquido
5. Mapa conceptual (Pág. 24)
Cubierta externa de plástico
La solución se encuentra en la página 50 de este solucionario.
Soportes
Física y Química
4
43
043FQCRefuerzo08.SOL
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12:27
Página 44
S O L U C I O N A R I O
4. Mapa conceptual (Pág. 28)
La solución se encuentra en la página 51 de este solucionario.
3. Formulación de imágenes en lentes
convergentes y divergentes (Pág. 31)
1
7
a)
LA ENERGÍA DE LAS ONDAS
I
O'
2F
F
O
F'
1. Características de una onda (Pág. 29)
Actividades
b)
1
Recibe el nombre de frente de onda.
2
En puntos muy alejados del foco emisor, el frente de onda
puede considerarse plano.
3
O'
2F
F'
c)
I
La distancia entre dos crestas sucesivas es la longitud de
onda.
2
La altura de la cresta sobre el nivel del agua es la amplitud.
3
Significa que un punto cualquiera de la onda realiza 8 vibraciones por segundo.
4
El período es 1/8 s.
5
Se propagan a una velocidad de 0,32 m/s.
2F O'
F
O
F'
d)
2. Formulación de imágenes en espejos
esféricos (Pág. 30)
1
O
Un rayo es una línea imaginaria perpendicular al frente de
onda.
Actividades
1
I
F
2F
F
O
F'
2F I
F O'
O
F'
e)
a)
imagen
objeto
C
F
b)
2
objeto
C
imagen
F
2F O'
F
I
O
F'
c)
4. Mapa conceptual (Pág. 32)
objeto
imagen
C
La solución se encuentra en la página 52 de este solucionario.
F
8
d)
Física y Química
C
F objeto imagen
E L ÁT O M O Y E L S I S T E M A
PERIÓDICO
1. Mapa conceptual (Pág. 33)
La solución se encuentra en la página 53 de este solucionario.
2
9
imagen
objeto
F
C
EL ENLACE QUÍMICO
1. Mapa conceptual (Pág. 34)
La solución se encuentra en la página 54 de este solucionario.
44
043FQCRefuerzo08.SOL
14/8/08
12:27
Página 45
S O L U C I O N A R I O
b) 12 g de X reaccionan exactamente con 10,5 g de X y se
obtienen 22,5 g de Z.
QUÍMICA DEL CARBONO
c) 3,5 g de Y reaccionan exactamente con 4 g de X y se
obtienen 7,5 g de Z.
1. Compuestos oxigenados (Pág. 35)
2
Estudio de las propiedades del etanol
1
Es líquido a temperatura ambiente y volátil.
2
Es transparente y de olor característico.
3
Masa
inicial
de cobre
(g)
Masa
de sulfuro
de cobre
(I) (g)
Masa
de azufre
(g)
Masa
cobre/
masa
azufre
Experiencia 1
2,48
3,10
0,62
4
Experiencia 2
1,84
2,31
0,47
4
Experiencia 3
2,00
2,50
0,5
4
Es soluble en agua porque tiene grupos polares en su molécula.
Estudio de las propiedades de la acetona
1
Es líquido a temperatura ambiente y volátil.
2
Es transparente y de olor característico.
3
Es soluble en agua porque tiene grupos polares en su molécula.
4
Elimina la laca de uñas y otros barnices y pinturas.
Estudio de las propiedades del ácido acético
1
Es líquido a temperatura ambiente.
2
Es transparente (el vinagre de casa no, porque es una mezcla de sustancias) y de olor característico.
3
Es soluble en agua.
2. Mapa conceptual (Pág. 36)
La solución se encuentra en la página 55 de este solucionario.
11
LAS REACCIONES QUÍMIC AS
1. Leyes de las reacciones químicas (Pág. 37)
1
Se cumple la ley de las proporciones definidas, ya que la
relación entre la masa de cobre y la masa de azufre es
constante.
a) La ley de conservación de la masa se cumple porque
la suma de las masas de X más Y es igual al masa de Z.
La ley de las proporciones definidas se cumple porque la relación de masa entre X e Y es constante.
2. Estequiometría de una reacción
de precipitación (Pág. 38)
1
Hay 0,36 g de nitrato de plomo(II).
2
Hay 1,08103 mol de nitrato de plomo(II).
3
Hay 0,36 g de yoduro de potasio.
4
Hay 2,16103 mol de yoduro de potasio.
5
Aproximadamente habrá 0,497 g de yoduro de plomo(II).
6
1,08103 mol de yoduro de plomo(II).
7
Sí, se cumple la estequiometría de la reacción.
3. Neutralización (Pág. 39)
Preparación de una disolución de concentración conocida
1
Hay que disolver 0,4 g de NaOH para obtener 100 mL de
disolución 0,1 M.
4. Mapa conceptual (Pág. 40)
La solución se encuentra en la página 56 de este solucionario.
Física y Química
10
45
46
Sistema de
referencia
Física y Química
Posición
Rectilínea
0
v v a t
Ecuación de la velocidad
0
1
a t2
2
Distancia de seguridad
Tiempo de reacción Tiempo de frenado
0
s s v Ecuación del espacio
Movimiento rectilíneo
uniformemente variado
v g t
s
1
g t2
2
Movimiento de
caída libre
Aceleración de
la gravedad
0
Ecuación del espacio
s s v t
Constante
Aceleración
Galileo
Constante
Velocidad
12:27
Movimiento rectilíneo y uniforme
Desplazamiento
14/8/08
Rectilínea
Trayectoria
Características generales del movimiento
043FQCRefuerzo08.SOL
Página 46
S O L U C I O N A R I O
Solución del mapa conceptual UNIDAD 1
Física y Química
Composición
de fuerzas
como se
dibujan
fuerzas
si es cero hay
Descomposición
de fuerzas
tras estas
operaciones
Fuerza
resultante
Equilibrio
de fuerzas
Medida
de fuerzas
Ley de Hooke
se relacionan
mediante la
Deformaciones
provoca
Centro de
gravedad
se aplica
en el
Peso
Masa
y aceleración
Inercia
tambien llamado de
Primer principio
de la dinámica
Fuerzas y
rozamiento
provocan
depende de
tambien llamado de
Acción y reacción
Segundo principio
de la dinámica
se rigen por
Cambios de
movimiento
Tercer principio
de la dinámica
provoca
12:27
si actúan
al mismo tiempo
Vector
Fuerza
14/8/08
es un
Interacciones entre los cuerpos
043FQCRefuerzo08.SOL
Página 47
S O L U C I O N A R I O
Solución del mapa conceptual UNIDAD 2
47
48
Mareas
Exploración espacial
para la
Vehículos espaciales
llevó a utilizar
Movimiento
de satélites
Teorías
geocéntricas
Teorías
heliocéntricas
Peso de los
cuerpos
explica el
Las trayectorias
de los cometas
La gran explosión
caliente
viene
determinada por
Período
Frecuencia
que se relaciona con
Evolución
del universo
Ley de Gravitación
Universal
ayuda a
comprender la
Velocidad
lineal
se relaciona con la
llevan a descubrir la
Newton
Velocidad
angular
12:27
Posición de la
Tierra en el
Universo
Fuerza
centrípeta
se caracteriza por
Movimiento circular
14/8/08
Desplazamiento
angular
Física y Química
043FQCRefuerzo08.SOL
Página 48
S O L U C I O N A R I O
Solución del mapa conceptual UNIDAD 3
Física y Química
Presión
hidrostática
Principio
de Pascal
se basa la
Prensa
hidraúlica
Principio
hidrostático
estudia
Líquidos no
miscibles
superpuestos
lo rige el
Manómetros
se miden con
Relación
altitud
Presión
atmosférica
la
Gases
Barómetros
se estudia por
Flotabilidad
se pueden estudiar
Principio de
Arquímedes
Densidades
se estudia por
Presión en el interior
de un líquido
Líquidos
son
Fluidos en equilibrio
en
Presión
12:27
su superficie
produce
produce
14/8/08
Tensión
superficial
Fuerza y superficie
043FQCRefuerzo08.SOL
Página 49
S O L U C I O N A R I O
Solución del mapa conceptual UNIDAD 4
49
50
Unidades de trabajo
y potencia
Rendimiento
Potencia
da
lugar a
Tiempo invertido
Calor
Se transforma
y se conserva
que
Energía total
da lugar a
Trabajo
Fuerza
Rozamiento
más
Principio
de conservación
de la energía mecánica
se transforma
y se conserva
Mecánica
se basan
las
Potencial
Cinética
Máquinas
y herramientas
Gravitatoria
Elástica
Pendientes
Poleas
Palanca
12:27
más
Trabajo
capacidad
para realizar
Energía
14/8/08
Fuerza
y desplazamiento
Física y Química
043FQCRefuerzo08.SOL
Página 50
S O L U C I O N A R I O
Solución del mapa conceptual UNIDAD 5
se
distinguen
de
Minihidraúlica
Física y Química
Térmica
Fotovoltaica
Gases
Sólidos
Líquidos
Equilibrio
térmico
Hidroeléctrica
Eólica
Olas y mareas
Solar
Bromosa
Conducción
Dilatación de
los cuerpos
su efecto produce
dos cuerpos
en contacto
Termómetro
son
a partir
de
da lugar a
por ejemplo
Fuentes no
Renovables
Procesos
irreversibles
que son
Degradación de la
energía
Control nuclear
Energía
eléctrica
produce
La central
térmica
Máquinas
térmicas
da lugar a
Calor latente
de vaporización
Calor latente
de fusión
Equivalencia con
energía mecánica
a partir
de
pueden
ser
mediante el experimento
de Joule
Calor transferido
en los cambios de
estado
Radiación
Fuentes
Renovables
Convención
se transmiten
por
Energía
térmica
suministrada
a un cuerpo
Masa
12:27
Cantidad de calor
transferida en
intervalos térmicos
depende de
Capacidad calorífica
específica
14/8/08
se mide
mediante
Temperatura
043FQCRefuerzo08.SOL
Página 51
S O L U C I O N A R I O
Solución del mapa conceptual UNIDAD 6
51
52
Espectro
electromagnético
da lugar
Electromagnéticos
Intensidad
cuyos fenómenos
ondulatorios son
La Luz visible
incluye
Mecánicos
Según necesite
o no un medio
denominada
es un tipo
Longitudinales
Imágenes en lentes
Imágenes en espejos
Refracción
se propaga en el vacío a 300 000 km/h
Timbre
características
Período
Longitud
de onda
Amplitud
Velocidad
Frecuencia
Transversales
Según sean las direcciones
de propagación y ubicación
se clasifican
Ondas
Reflexión
Tono
se caracterizan
Sonido
transmite
Difracción
Refracción
se
relacionan
T
V f
V
12:27
Intensidad
física
lo mide la
Energía
Movimiento
ondulatorio
cuyos fenómenos
ondulatorios son
Reflexión
14/8/08
un aumento
produce
Contaminación
acústica
Física y Química
043FQCRefuerzo08.SOL
Página 52
S O L U C I O N A R I O
Solución del mapa conceptual UNIDAD 7
Física y Química
Radiactividad
da lugar a
Partículas
atómicas núcleo
se compone de
Átomos
tienen
están formados
por
Neutrones
Protones
tiene
A
Z
Médicas
Sistema
periódico
Energía nuclear
se clasifican en
orden creciente
Aplicaciones
Elementos
químicos
Estructura
electrónica
da lugar
a
los hay
se
distinguen
Residuos
radiactivos
Elementos
radiactivos
Elementos
básicos vida
Elementos
representativos
tienen los
Niveles
syp
12:27
se conocen por
da lugar a
14/8/08
se compone de
Espectros
atómicos
Partículas
atómicas: corteza
Niveles
de energía
se diferencian
se sitúan
en
tienen
Electrones
043FQCRefuerzo08.SOL
Página 53
S O L U C I O N A R I O
Solución del mapa conceptual UNIDAD 8
53
54
por ejemplo
Diamante
grafito
por ejemplo
Moléculas
diatómicas
Enlace
covalente
Cristales
atómicos
Yodo
por ejemplo
Cristales
covalentes
unión da
Cuarzo
Sustancias
químicas de interés
Cristales
iónicos
Agua
Enlace
iónico
Cloruro
de sodio
por ejemplo disuelve por ejemplo
Moléculas
covalentes
pueden ser
Compuestos
Enlace
covalente
por ejemplo
Cristales
covalentes
unión da
Regla
del octeto
cuyas propiedades dan lugar a
Enlace
metálico
Metales
por ejemplo
Cristales
metálicos
Átomos
Gases nobles
12:27
pueden ser
Elementos
Regla
del octeto
Configuración
electrónica estable
14/8/08
Moléculas
Física y Química
043FQCRefuerzo08.SOL
Página 54
S O L U C I O N A R I O
Solución del mapa conceptual UNIDAD 9
Física y Química
se extraen de
Hidrocarburos
Alcoholes
Aldehídos y cetonas
Ácidos carboxílicos
Petróleo y gas natural
Interés
biológico
pueden ser
Compuestos
del carbono
Modelos
moleculares
se
representa
da lugar a
Enlace
carbono-carbono
se representa
forman
gestión recursos
naturales
Polímeros
Nomenclatura
y formulación
Naturales
Artificiales
Serie homóloga
Grupo funcional
Reciclado
12:28
Cadenas
de carbono
14/8/08
se unen entre sí
El átomo
de carbono
043FQCRefuerzo08.SOL
Página 55
S O L U C I O N A R I O
Solución del mapa conceptual UNIDAD 10
55
56
Eliminación
de residuos
Lluvia
ácida
Deforestación
Desertización
es
para la
Destrucción
capa de ozono
produce
depende de
Ecuación química
hace uso de la
Estequiometría
Pérdida de biodiversidad
y diversidad cultural
Combinación
Velocidad
Descomposición
su
se representa
Principio
de precaución
produce
Ácido
Base
tipos
El desafío medioambiental
Agotamiento
de residuos
Desarrollo
sostenible
Efecto
invernadero
produce
Oxidación
Reducción
para formar
Reacciones
químicas
se rigen por
Leyes
Sustitución
Catalizadores
Temperatura
Concentración
Superficie
contacto
12:28
Combustión
Enlaces
Energía
las hay
necesitan
de
Ponderales
Volumétricas
14/8/08
Exotérmica
Endotérmico
Hipótesis de
Avogadro
Física y Química
043FQCRefuerzo08.SOL
Página 56
S O L U C I O N A R I O
Solución del mapa conceptual UNIDAD 11