LABORATORIO DE BIOFISICA Y FISICA COLEGIO DE FISICA

FISICA H

ING. ESPERANZA Y. EVARISTO BORREGO LIC. ROBERTO MERCADO HERNANDEZ

F ISICA

II

TEMA Num I 1020111510

ESTATICA Y FLUIDOS Ficha Num I OBJETIVO: El alumno a p l i c a r á

las propiedades de los f l u i d o s en reposo

a fenómenos b i o l ó g i c o s y r e s o l v e r á

problemas.

ACTIVIDADES: 1.- Defina el concepto de presión 2.- Complete la s i g u i e n t e t a b l a de Unidesdes de Presión 1 Atmosfera =

3.- E x i s t e n

mm

Hg .

=

cm. Hg .

=

Kg. /cm2

=

Nt/cm2

=

_ _ Dinas/cm^

=

Nt/mt 2

d i f e r e n t e s a p a r a t o s para medir la p r e s i ó n .

Describa

los s i g u i e n t e s y Explique su funcionamiento a)

Barómetro de Mercurio

b) Barómetro Anaeroide 4 . - Defina la ecuación d i f e r e n c i a l

para e v a l u a r

la presión en el

i n t e r i o r de un f l u i d o 5.- Explique los pasos para r e s o l v e r

l a ecuación d i f e r e n c i a l

an-

terior . 6.- ¿ Cómo a f e c t a

la presión cada v a r i a b l e

involucrada en

ecuación obtenida en el punto k ? 7.- Enuncie el p r i n c i p i o de Arquimides 8.- Describa

la ecuación que se o b t i e n e a p a r t i r del

Arquimides

( fuerza de f l o t a c i ó n )

9.- Dé una expl i c a c i 'on sobre los s i g u i e n t e s a)

El

pr ¡'ncTp^rlWl^

cuerpo humano puede f l o t a r

hechos:

ho¡zonta 1 mente sobre el agua

b) Una persona puede permanecer sentada y f l o t a r

en las aguas

del mar Muerto. c)

Como se logra que vaya a l fondo del mar un submarino 1 .

10.- Dé t r e s ejemplos f í s i c o s y t r e s b i o l ó g i c o s donde se a p l i q u e el p r i n c i p i o de Arquimides 11.- Enuncie el p r i n c i p i o de P a s c a l .

F ISICA

II

TEMA Num I 1020111510

ESTATICA Y FLUIDOS Ficha Num I OBJETIVO: El alumno a p l i c a r á

las propiedades de los f l u i d o s en reposo

a fenómenos b i o l ó g i c o s y r e s o l v e r á

problemas.

ACTIVIDADES: 1.- Defina el concepto de presión 2.- Complete la s i g u i e n t e t a b l a de Unidesdes de Presión 1 Atmosfera =

3.- E x i s t e n

mm

Hg .

=

cm. Hg .

=

Kg. /cm2

=

Nt/cm2

=

_ _ Dinas/cm^

=

Nt/mt 2

d i f e r e n t e s a p a r a t o s para medir la p r e s i ó n .

Describa

los s i g u i e n t e s y Explique su funcionamiento a)

Barómetro de Mercurio

b) Barómetro Anaeroide 4 . - Defina la ecuación d i f e r e n c i a l

para e v a l u a r

la presión en el

i n t e r i o r de un f l u i d o 5.- Explique los pasos para r e s o l v e r

l a ecuación d i f e r e n c i a l

an-

terior . 6.- ¿ Cómo a f e c t a

la presión cada v a r i a b l e

involucrada en

ecuación obtenida en el punto k ? 7.- Enuncie el p r i n c i p i o de Arquimides 8.- Describa

la ecuación que se o b t i e n e a p a r t i r del

Arquimides

( fuerza de f l o t a c i ó n )

9.- Dé una expl i c a c i 'on sobre los s i g u i e n t e s a)

El

pr i n c r ' ^ r K f ^

cuerpo humano puede f l o t a r

hechos:

ho¡zonta 1 mente sobre el agua

b) Una persona puede permanecer sentada y f l o t a r

en las aguas

del mar Muerto. c)

Como se logra que vaya a l fondo del mar un submarino 1 .

10.- Dé t r e s ejemplos f í s i c o s y t r e s b i o l ó g i c o s donde se a p l i q u e el p r i n c i p i o de Arquimides 11.- Enuncie el p r i n c i p i o de P a s c a l .

l o o T m QC3-I 12.- Describa l a ecuación que se o b t i e n e a p a r t i r del de Pascal

principio

( p r e s i ó n hidrául ica )

13.- Dé t r e s ejemplos f í s i c o s y t r e s b i o l ó g i c o s donde se

apli-

que el p r i n c i p i o de P a s c a l . 1A.- Describa

l a p r e s i ó n pulmonar y l a

intrapleural

en el

proce

so de r e s p i r a c i ó n de los humanos. 15.- Mencione los p r i n c i p a l e s e f e c t o s b i o l ó g i c o s producidos por l a s a l t a s y bajas presiones ra en el a i r e

( profundidad en el mar y a 1 tu

).

16.- D e f i n a : p r e s i ó n S i s t ó l i c a y D i a s t ó l i c a y de sus v a l o r e s no_r males en los humanos. 17.- S i g n i f i c a d o de la medida de presión en los neumáticos de un automovi 1 .

nm&B*

.TAJKO

I 1' '•

¡i"'' ".'•'"í'-k •;>Up no?

FISICA

II

TEMA Núm I ESTATICA DE FLUIDOS FICHA Núm I . LABORATORIO

1.- Un bloque de aluminio cuyo volumen es de 0.11 Mt^. se encuentra completamente sumergido en agua. El bloque está suspendido por medio de un c a b l e . C a l c u l e ; a)

La masa y e l peso del

b) El empuje que recibe el bloque, c)

La tensión del

bloque, cable.

2 . - Un cubo de madera de 6 dm. de a r i s t a f l o t a en agua, quedando 3/^ partes de su

volumen sumergido ¿ Cuanto pesa el

cubo ?

3.- Un trozo de metal de 20 Nt. tiene una densidad de 4 gr./cm^ - Está colgado en

un r e c i p i e n t e que t i e n e a c e i t e de densidad 1.5

gr/cm^ por medio de una cuerda. Calcule la tensión en la

cuer-

da. ¿t. - Una pieza

i r r e g u l a r de metal tiene un peso de 10 Nt. en e 1 a i r e

y d e 8' Nt. cuando se sumerge en el la densidad del

agua. Calcule el volumen y-

metal.

5.- Un c i l i n d r o uniforme de madera f l o t a en agua con 1/5 de su volu-v • men sobre la s u p e r f i c i e de e l l a .

Si después f l o t a en c i e r t o

a c e i t e , solo la decima parte de su a l t u r a se e n c o n t r a r í a sobre la s u p e r f i c i e de dicho l í q u i d o . Encuentre la densidad del

aceite.

6.- ¿ Que volumen mínimo de m a t e r i a l de densidad = 0.8 gr/cm."^ es -necesario para mantener enteramente

sobre la s u p e r f i c i e del a -

gua a un hombre de 80 Kg. de masa. 1 U n

tanque rectangular de 3 x h de sección recta y 2 mt. de a l t u r a

esta l l e n o de agua. C a l c u l e la presión y la fuerza sobre el do y sobre cada

lateral.

fon—

-

8 . - Tres niños cada uno de los c u a l e s t i e n e un peso de 35 n t .

k-

fabrican

una balsa para f l o t a r sobre el agua. Suponiendo que l a madera tenga una densidad de 0.8 Gr/cm. 3

. C a l c u l e el volumen mínimo de la -

balsa para que los niños no se mojen. 5 ROS

9.-Una barcasacargada con carbón t i e n e una masa t o t a l

de 2.^ x 10

Kg.

y sus dimenciones son 15.0 mt. de largo y 8.0 mt. de ancho. Calcul e a)

La profundidad, (h)

f i c i e del agua ) dad; c)

a que la barcasa se sumerge b a j o

; b) La presión dentro del f l u i d o a esa

la.super profundi-

La fuerza que el agua e j e r c e sobre el fondo de la

barcasa.

10.- Una barcasa cargada de carbón l l e g a a un puente sobre el canal

iD ni

por

donde navega y se encuentra que el carbón e s t á a p i l a d o demasiado a l t o para que pueda pasar por debajo del

p u e n t e . ¿ Q u é hacemos: sa-

car o a ñ a d i r carbón para pasar ? 11.- Tres l í q u i d o s

i n m i s c i b l e s se v i e r t e n en un r e c i p i e n t e c i l i n d r i c o de

2 0 cm. de diámetro,

l a s cantidades y densidad de los l í q u i d o s

0.5 l t . ,

; 0.125 l t . ,

2.6 gr/cm. 3

1.0 gr/cm. 3 y O.k l t .

C a l c u l e l a fuerza t o t a l que actúa sobre el fonH^

son:

0.8 gr/cm 3

eec¡ p í e n t e .

12.- Un o b j e t o que pesa Ik n t . en a i r e y 16 n t . cuahdo está en sumergido en e l agua, pesa solamente 12 n t . cuando se sumerge en un a c e i t e . Encuentre la densidad del

aceite.

13.- Realizando un esfuerzo de a s p i r a c i ó n

intenso,

la p r e s i ó n a l v e o l a r -

puede ser de -80 mm Hg. a) A qué a l t u r a máxima puede a s p i r a r s e aguau t i l i z a n d o un pequeño tubo de p l á s t i c o ,

b) A qué a l t u r a máxima puede

a s p i r a r s e ginebra mediante el mismo d i s p o s i t i v o ? g inebra

( densidad de la

0 . 9 20 g r . / c m . 3

\k.- ¿ Qué p r e s i ó n actúa sobre un buzo de 5 mts. por debajo de la s u p e r f i c i e de un

¡ago ' y ¿ debajo de la s u p e r f i c i e del mar ?

15 .-¿ Cuál s e r i a

la p r e s i ó n de l a

tura es de 0 ° C .

atmosfera a 1 Km.de a l t u r a s i

considere la densidad del a i r e a 1.29

que la presión v a r i a

l i n e a l mente con la

altura.

la

temper£

Kg./mt. 3 y —

lEoHds 5 * .jf> cí£ s b o

--'->.] • b&r, í f a Mp c A un p a c i e n t e s e l e a d m i n i s t r a

- 31 sb orn : " • : nàmtji

s i t u a d o a 1.2 mts. Si

. g>l

01 x - :

por encima de la cama s o b r e la cual

esta

tendido

en la vena la p r e s i ó n es de 1C.8 cm. de agua ¿ Cuál es la pre

s i ó n en mm. de Hg. con 4a que el

-3b f :.

-üMbO . ortons sb . im j- O ' /. •• ; • '

plasma sanguínea desde un r e s p i r a n t e

plasma e n t r a a esta vena ?

Una niña t i e n e el c e r e b r o a 20 1 por encima del corazón y sus pies i*21 d e b a j o de él . ¿ C a l c u l e el v a l o r de la p r e s i ó n sanguínea

.• í.

lica

- ? bn U "ìOT q 6 5S s Gb í « i

en ,mm. de Hg. de estos dos extemos . Suponga que a l

corazón la

p r e s i ó n sanguínea

sistòlica

sisto-

salir

del-

es de 120 mm Hg . .

Una perca de agua d u l c e t i e n e una densidad de 1.005 gr./cm^. y unavejiga a)

natatoria

f l e x i b l e que ocupa el

H a l l e la densidad del

b) S i

pez s i

7-5 % de su v o i .

su v e j i g a

se a p l a s t a r á

por completo

un ejemplo sano nadará hasta una profundidad de 5-5 mt. b a j o

la s u p e r f i c i e ¿ Cuál será su densidad ? Desde un f r a s c o a t r a v é s de un tubo c i r c u l a r al

brazo de un p a c i e n t e .

por encima del

brazo,

Cuando el

f l u y e plasma que

f r a s c o e s t á a 1.5 m t , . de a l t u r a

¿ C a l c u l e la p r e s i ó n del

plasma cuando

a. la vena - 9 í n. & i q ;

.. fgtjv :• »i-. i O

ídi®tou3 na ejes- c bri su.

COLFGin DE F I S I C A I KG . FS PEP..AHZA Y . FVA RIS TO Tiqae absu^ s.

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llega

ROBERTO MERCADO HERNANDEZ.

entra

F IS ICA

II

TRMA Num 2 DINAMICA DE FLUIDOS FICHA Num I 0 B J ET IVO : El alumno a p l i c a r á

las propiedades de los f l u i d o s en movimiento

a fenomenos c i o l ó g i c o s y r e s o l v e r á :6

el í »H nu i c

problemas r e l a c i o n a d o s con -

tema.

ACTIVIDADES: 1.- Explique los d i f e r e n t e s

t i p o s de f l u j o s de f l u i d o s

2.- Dé dos ejemplos f í s i c o s y dos b i o l ó g i c o s de cada t i p o de flu_ j o de f l u i d o . 3.- Defina el termino k.- Si

viscosidad

se t i e n e dos l a t a s del mismo volumen una con g a s o l i n a y

o t r a con a c e i t e y se v a c i a n al mismo tiempo ¿ Cuál se v a c i a primero? 5.- Describa

¿ Por qué ? l a s c a r a c t e r í s t i c a s de un tubo de f l u j o

6.- Deduzca la ecuación de c o n t i n u i d a d . Dé el

s i g n i f i c a d o de cada

va r i a b l e . 7.- Dé dos ejemplos donde se a p l i q u e claramente la ecuación de -con t i nu id ad. 3.- Para el concepto de Gasto dé la

definición,

explique su ecua

c i ó n y sus unidades en el sistema M.K.5. y C . G . S . 3.- Enuncie el Teorema oe B e r n o u l l i .

Dé la ecuación,

el

significa

do de cada v a r i a b l e y l a s unidades de medición. 1

Dé dos ejemplos donde se a p l i q u e claramente el Teorema de - bernou 1 1 i .

11.- ¿ Coro api i car i a la ecuac ión de cont i nu i dad er, la c i rcul ac ion sanguínea ? 12.- ¿ Es a p l i c a b l e

la ecuación de B e r n o u l l i

guinea ? ¿ Por qué ?

en la c i r c u l a c i ó n

San

13.- Deduzca a p a r t i r del Teorema de Bernoul1 í

l a ecuación que

representa a l a Ley de T o r r l c e l l I ( Explique l a s considera^ c i o n e s hechas

).

14.- Defina l a d ¡fue ion y de dos ejemplos b i o l ó g i c o s y dos fís_i_ eos. 1 5.Defina

l a osomosis y de dos ejemplos

b i o l ó g i c o s y dos

eos.

COLEGIO DE F I S I C A ING, ESPERANZA Y , EVARISTO L I C . ROBERTO MERCADO H.

ffsi

-

8-

>tf3¡» f , •i/o 1 I gxH FISICA

II

TEMA Núm 2 DINAMICA DE FLUIDOS LABORATORIO: 1.- Por una t u b e r í a de s e c c i ó n v a r i a b l e c i r c u l a agua con una v e l o c i d a d de 2 Mt./seg. en un punto donde e l diámetro e s de 2 cms. Encuentre la v e l o c i d a d en o t r o punto donde e l

diámetro es de 6 cm. C a l c u l e -

el gasto en la t u b e r í a y la d i f e r e n c i a de p r e s i ó n e n t r e los dos -puntos ( P 2 - P-\ ) -

ño I 2 ¡ '1' M GT2S8A¥3

2.- Encuentre

p e r f o r a c i ó n hecha en un tanque de 60 mt. de a l t o que se l l e n a com-

TtmJQO

pletamente.

, Y AS&Wífsf®!23

. H C'IA'JÓH

la v e l o c i d a d de s a l i d a de un l í q u i d o que f l u y e por una -

3.-

El o r i f i c i o se encuentra a 20 mt. del

fondo.

Una c o r r i e n t e de agua c i r c u l a por una t u b e r i a h o r i z o n t a l de seccrón variable. Mts.2,

En un punto donde e l área de l a t u b e r í a es de k x 10 ^-

la presión v a l e 2.0 z 105 n t / m t . 2 y la v e l o c i d a d del

fluido

1.5 m t . / s e g . . En o t r o punto 3 mts. mas a l t o que e l a n t e r i o r

la se£

cion transversal

de la t u b e r i a es de 12 x 10~5 Mt. 2 Encuentre

la -

v e l o c i d a d del f l u i d o y la presión en el punto mas a l t o . k.- E l diámetro i n t e r n o normal de una t u b e r í a h o r i z o n t a l

es de 1.0 cm.,

posee una sección reducida con un diámetro de 0 c m . , de agua que c i r c u l a Encuentre

Si e l

volumen

por segundo es de 0 . 2 x 10"^ mt.3.

la v e l o c i d a d

del f l u i d o en la sección reducida y la d i f e -

r e n c i a de presión e n t r e

los dos puntos ( P l "

P2

).

5.- En un tanque cerrado se encuentra a i r e por encima del n i v e l del agua a una presión de 2 x v e r t i c a l m e n t e hacía

10$ N t . / M t . 2

. Se proyecta un pequeño chorro -

a r r i b a desde una abertura que se encuentra

mt. por debajo de la s u p e r f i c i e del agua. C a l c u l e

k -

la a l t u r a que alcar^

zará el agua Después de s a l i r . 6.- Una t u b e r i a de agua que t i e n e 2 . 5 cm. de diámetro i n t e r n o conduce - agua hasta

la base de una casa con una v e l o c i d a d de 30 cgi./seg. a una

presión de 3.0 x 10$ N t . / m t . 2 Sí

la t u b e r í a se reduce a 1.8 cms. y se

e l e v a hasta un segundo piso 8.0 mt. por encima del punto de Calcule

la v e l o c i d a d y la presión en e l punto mas a l t o .

llegada.

-9-

-8 7 . - Se p r á t i c a lateral

un o r i f i c i o

c i r c u l a r de 2.5 cm. de diámetro en la

de un gran depósito y a una a l t u r a

n i v e l del agua. C a l c u l e

parte

de 6 mt. por dehajo del

la v e l o c i d a d de s a l i d a y e l volumen que --

s a l e por unidad de tiempo. 8

Una t u b e r í a t i ene un diámetro de 50 cm. en una s e c c i ó n donde la o ___ presión es de 17 N t . / cm. 25 cm. y se encuentra

. En o t r a s e c c i ó n donde e l

diámetro es de

10 mt. más a l t o que l a p r i m e r a ,

la

velocidad

de c i r c u l a c i ó n es de 0 . 5 mt./seg. por un f l u i d o de densidad de 0.8 gr./cm.3

C a l c u l e l a v e l o c i d a d en la primera s e c c i ó n y la presión en

e1 punto más a 1to. 9.- Calcule

la v e l o c i d a d de s a l i d a de l a vena de agua que f l u y e a través

de un o r i f i c i o a 8 mt. por debajo de la s u p e r f i c i e

l i b r e del

en un depósito de gran capacidad, sabiendo que en l a c i t a d a c i é ce e j e r c e una presión de 15 Nt./cm. 10.- El f l u j o de sangre en l a a r t e r i a es de 60 mi/mi n.

la a r t e r i a

2

femoral en un animal

Ifquido superfi-

experimental-

t i e n e un diámetro de k mm y la vena femoral

de 10 mm. C o n s i d e r a n d o que toda la sangre que pasa por la a r t e r i a s a l e por la vena, a) ¿ Cuál es la v e l o d i d a d l i n e a l la a r t e r i a . b) y en la vena. 1 1.- Determine e 1 t i p o de f l u j o

de l a sangre en-

( laminar o tabulento ) que t i e n e

gre en la a r t e r i a a o r t a con las s i g u i e n t e s c a r a c t e r í s t i c a s :

la sar^

s a l i d a --

cardiaca

5 l t . / m i n . , área 2.5 cm. 2 , densidad de la sangre 1.05 g r . / 2 crp.3 y una v i s c o s i d a d de 0.06 din seg./cm. .

12

' ~ C a l c u l e el número de Reynolds en la aorta 0.33 m/seg. 10"

3

) y en un c a p i l a r

( r = 0 . ? cm.,7/ sangre =

( r = 2 x 10"6m, V

sangre = 0.66 x -

m/seg. ) densidad de la sangre 1.020 Kg./m 3 , v i s c o s i d a d = ^ -

cp. Comentar el

t i p o de f l u j o más probable en cada caso.

13.- Se u t i 1 iza un tubo de P i t o t pera medir la v e l o c i d a d del f l u j o guíneo

san-

y e l manómetro r e g i s t r a una p r e s i ó n de 25 t o r r . C a l c ú l e s e

la

v e l o c i d a d de la sangre. 11».- En una a r t e r i a se ha formado una p l a c a a r t e r i oescl eró ti c a , que reduce e l área t r a n s v e r s a l disminuirá

a 1/5 del v a l o r normal.

la presión en e s t e punto?

¿ En que p o r c e n t a j e -

( presión a r t e r i a l

100 mm Hg.—

v e l o c i d a d normal de la sangre 0.12 m/seg.) 15.- ¿ Qué exceso de presión se requiere para e n v i a r agua a t r a v é s de una aguja hípodérmíca de 2 cm. de -longitud y 0.3 mm de diamtro a l •3 de 1 cm. *7 seg. ?

ritmo

- 1C

16.- El c o e f i c i e t t e de d i f u s i ó n de la sacarosa en agua es 5.2 x mt.

lo"10

2/seg. C a l c ú l e s e cuánta sacarosa se d i f u n d i r á a la largo de

un tubo h o r i z o n t a l

de s e c c i ó n 5 cm. 2 en 10 seg. bajo un gradien-

t e de c o n s e n t r a c i ó n de C.25 Kg. /

m t \

COLEGIO DE F I S I C A ING. ESPERANZA Y . EVARISTO L I C . ROBERTO MERCADO H.

-

FISICA

Il

II

TEMA No. 3 FENOMENOS DE INTERFASE FICHA No. 1 OBJETIVO: El alumno a n a l i z a r á

los fenómenos que ocurren en la

interfase,

así

como su a p l i c a c i ó n en algunos procesos b i o l ó g i c o s y r e s o l v e r á profa 1ema s . a c t i v i dades: 1.- D e f i n i r el

término Tensión

2.- ¿ Qué f u e r z a s actúan en la vidrio?

(esquematice

3.- ¿ Como se c a l c u l a e l

Superficial i n t e r f a s e de una gota de agua en un

). t r a b a j o n e c e s a r i o para aumentar la super-

f i c i e de una p e l í c u l a de un f l u i d o ? A p a r t i r de la d e f i n i c i ó n de la t e n s i ó n s u p e r f i c i a l ecuación de la pregunta cu l a r dicha

a n t e r i o r , deduzca la fórmula para c a l

tensión.

5 . - ¿ Qué s i g n i f i c a d o superficie

y de la --

tiene " Superficie

super-mlnlma " ó " menor

posible?

6.- ¿ Defina las f u e r z a s de cohesión y adhesión ? Dé ejemplos donde se puedan o b s e r v a r s e . 7.- E x p l i q u e e l concepto de capi la r i dad 8 . - De dos ejemplos b i o l ó g i c o s donde se a p l i q u e la 9.- ¿ Qué son l o s sistemas

capHaridad.

dispersos?

10.- ¿Qué es una suspensión? ¿ Que e s una emulsión? 11.- ¿ Como ayudan los e m u l s i f i c a n t e s en la t e n s i ó n s u p e r f i c i a l

COLEGIO DE F I S I C A ING. ESPERANZA Y. EVARISTO L I C . ROBERTO MERCADO H.

?

12

FISICA

II

TEMA No. 3 FENOMENOS DE INTERFASE LABORATORIO 1 . - Un a r e

delgado de p l a t i n o de 16 cm. de perímetro se coloca hor¡zonta 1mente

en a l c o h o l ,

la fuerza n e c e s a r i a para separar e l a r o del

d i n a s , encuentre e l

c o e f i c i e n t e de tensión s u p e r f i c i a l

l í q u i d o es de

772

del a l c o h o l y la ten

sión superf i c J a l . 2.- Un r e c i p i e n t e c i l i n d r i c o mide de c i r c u n f e r e n c i a agua c a s i a l

tope,

20 cm. é s t e e s t á

l l e n o de -

un a r o de alambre que e n t r a j u s t o en la c i r c u n f e r e n c i a -

del

r e c i p i e n t e se coloca en é s t e . C a l c u l a r : La fuerza que opera en e l alam-

bre

( aro ) debido a la

superficial 3.- H a l l e

tensión s u p e r f i c i a l ,

es de 23.7 dinas/cm, c a l c u l e también la tensión

la fuerza que la tensión s u p e r f i c i a l

de una v a r i l l a de-diámetro, Superficial

s i e l c o e f i c i e n t e de tensión -

maciza de v i d r i o ,

(la varilla

superficial.

e j e r c e sobre uno de los extremos

la vari-Ha i n t r o d u c i d a en agua mide 3 cm.

se sumerge v e r t í c a I m e n t e ) , e l c o e f i c i e n t e de Tensión

es de 7.5 X 10

Kp/m., encuentre también la Tensión

Superfi-

cial. C a l c u l e la presión debida a la Tensión S u p e r f i c i a l

en una gota casi

ca de mercurio de 3 cm. de diámetro. E l C o e f i c i e n t e de Tensión

esféri-

Superficial

del f l u i d o es de kQO dinas/cm. 5.- H a l l e e l

t r a b a j o n e c e s a r i o para aumentar e l

de 10cm a 15 cm, e l 6.- H a l l e

diámetro de una pompa-de jabón

C o e f i c i e n t e de t e n s i ó n s u p e r f i c i a l es de Q..00kZ

la presión debida a la t e n s i ó n s u p e r f i c i a l

Kp/m

en una burbuja cuyo díame-

t r o es de 1 mm., s i e l c o e f i c i e n t e de t e n s i ó n s u p e r f i c i a l es de 7.7 X 10

3

Kp/m. 7.- Determine la a l t u r a c a p i l a r en un tébo de v i d r i o cuyo diámetro i n t e r i o r de 0.6 mm., si

se coloca v e r t i c a I m e n t e en un r e c i p i e n t e con agua. E l -3

c í e n t e de tensión s u p e r f i c i a l

del agua es de 7.5 X 10

es

coefi-

Kp/m., e l ángulo de

c o n t a c t o e£ de 0 o 8.- Los e f e c t o s de la t e n s i ó n s u p e r f i c i a l e s t r e c h a s para un l í q u i d o . se reemplaza e l

se presentan siempre que hay a b e r t u r a s

Para canales e s t r e c h o s de ancho

r a d i o r por e l

ancho d en la e c .

(13).

d , simplemente

(a)

Que t a n t o puede penetrar e l agua por una cortadura de 1mm de ancho e n ; s u bra zo?

(De' su respuesta en cm.)

para e l

alcohol.

b) Compare s u respuesta con un c á l c u l o

similar

í Encuentre el paso de una aguja de 3 cm. de largo que reposa sobre una s u p e r f i c i e de agua, causando una de p r e s i ó n en la s u p e r f i c i e que hace un ángulo de 50°con la v e r t i c a l .

De su respuestas en - -

Newton y L i b r a s .

¿ Qué diámetro deberían tener les s i

la tensión s u p e r f i c i a l

de como la s a v i a altura.

los c a p i l a r e s del

xilema de los árbo

f u e r á una e x p l i c a c i ó n

satisfactoria

l l e g a a la copa de un pino g i g a n t e de 100 mt. de

( Tesión s u p e r f i c i a l

de la s a v i a 73 x 10~3 N/m

m

lí

I

COLEGIO DE F I S I C A ' ING. ESPERANZA Y. EVARISTO L I C . ROBERTO MERCADO H.

0o)

F I SICA

II

TEMA No. k MOVIMIENTO ONDULATORIO F ICHA No. I

OBJETIVO: Al

termino del

tema, el alumno a n a l i z a r á

las propiedades y el

comportamiento del movimiento o n d u l a t o r i o y los a p l i c a r á en fenómenos

biológicos.

ACTIVIDADES: 1.- ¿ Como

d e f i n e una onda?

2.- ¿ Cuáles son l a s p r i n c i p a l e s c a r a c t e r í s t i c a s de una onda? 3.- En un dibujo muestre l a s c a r a c t e r í s t i c a s

p r i n c i p a l e s de -

un movimiento o n d u l a t o r i o . ? Defina cada uno. k . - ¿ Cuáles son los t i p o s de ondas?

Expliquelos

5.- ¿ Dé l a s ecuaciones de las ondas

anteriores?

6..- ¿ Por que el ángulo de l a s funciones t r i g o n o m é t r i c a s riores

t i e n e n un f a c t o r

( X - v t ) cuando v i a j a

ante-

la onda-

a la derecha. 7.-1

Qué es un movimiento armónico simple ( mas ) ?

8.- Explique el s i g n i f i c a d o de número de onda. 3.-1

Como s e expresa la v e l o c i d a d de una onda en una cuerda?

10.- ¿ Qué es la hay ?

i n t e r f e r e n c i a de dos ondas? y ¿ Cuantos

tipos

Expl i q u e l o s .

11. -Dé ejemplos donde o c u r r a

i n t e r f e r e n c i a de ondas.

12.- ¿ Cuál es l a potencia de una onda? 13.- Como se d e f i n e la r e f l e x i ó n

Explique.

y la d i s p e r s i ó n de ondas ?

- Dé ejemplos del movimiento o n d u l a t o r i o en la

biología

FISICA

II

TEMA No. k LABORATORIO: 1

La ecuación de una onda t r a n s v e r s a l que v i a j a por una cuerda p o r : Y = 6.0 Sen. (0.02 Calcule:

2.- E s c r i b a

La a m p l i t u d ,

^

X + k.O i * t

larga dada

)

la longitud de onda,

la f r e c u e n c i a y la

velocidad

la ecuación que describe un movimiento o n d u l a t o r i o que se prop£

ga por una cuerda con un numero de onda 60 cm \

un perfodo de 0.2 seg.

y que t i e n e una amplitud de 3-0 cm. 3.- La densidad l i n e a l 1.3 X 10" 4 Kg./mt.

de una cuerda que se encuentra en v i b r a c i ó n es de — una onda t r a n s v e r s a l

e s t á d e s c r i t a por la s i g u i e n t e

tbh

se propaga por dicha cuerda y -

ecuación.

Y = 0.021 Sen ( X + 30 t ) ¿ Cuál es k.- E s c r i b a

la t e n s i ó n en la cuerda?

la e c u a c i ó n de una onda t r a n s v e r s a l que se propaga por una cuer-

da con una l o n g i t u d de onda ( A )

de 10 cm., una f r e c u e n c i a de ^00 V i b /

seg. y una amplitud de 2 mt. ¿ Cuál s e r á

la v e l o c i d a d de la onda?

5.- Una cuerda de 2 mt. de longitud t i e n e una masa de 4 g r . se tensa hori zontalmente pasando un extremo por una polea y colgando de é l una masa de 1 Kg. determine i«:

6.- ¿ Oué peso

la v e l o c i d a d de la onda t r a n s v e r s a l en la

cuerda.

debe c o l g a r s e en e l extremo de un h i l o de 200 cm. de longitud

para que la v e l o c i d a d de las ondas t r a n s v e r s a l e s en é l sean de hO cm/seg^? una masa de 0.5 g r . de cuerda t i e n e una l o n g i t u d de 100 cm. 7.- E s c r i b a

la ecuación que d e s c r i b e una onda v i a j e r a que se produce en un -

resporte que v i b r a con una amplitud de 0.03mt. a 60 c i c l o s / s e g .

La v e l o -

cidad de la onda es de 30 mt./seg. 8.- Concidere una cuerda con 10 mt. de largo y una masa de 0.05 Kg. a un extremo de e l l a , se le da un movimiento t r a n s v e r s a l 10 v i b / s e g . S i de las ondas

la tensión es de 200 n t .

con una f r e c u e n c i a de-

¿ Cuál s e r á

l a l o n g i t u d de onda-

resultantes?

9 . - Una onda s i n u s o i d a l es producida en e l extremo de una cuerda h o r i z o n t a l por medio de una barra que se mueve h a c i a a r r i b a y h a c i a abajo una t a n c i a de 0.2 mt. E l movimiento se r e p i t e 3 veces/ seg. Si ne una densidad l i n e a l sobre e l e j e de las " X " cia,

la cuerda

tie

de 0.3 Kg./mt. y se mueve de derecha a izquierda Encuentre l a v e l o c i d a d ,

la l o n g i t u d de l a onda, y e s c r i b a

vimiento.

dis-

Tensión en l a cuerda = 5 Nt.

la amplitud,

la

frecuen

la ecuación que representa al mo102111510

La ecuación de una onda t r a n s v e r s a l que avanza por una cuerda en la s i g u i e n t e : Y = 12 Sen 2 Tí Encuentre:

La amplitud,

( 0.4 X - 3.0 t )

la f e c u e n c i a ,

la v e l o c i d a d y

la longitud de

on da. La ecuación de una onda t r a n s v e r s a l que v i a j a por una cuerda larga está dad«por Y - 0 . 2 Sen (2.0 Tf X - 600 t ) Calcule:

La amplitud,

la

l o n g i t u d de onda,

la frecuencia,

la

velocidad

y e l s e n t i d o de propagación de la onda. Si

la cuerda del problema a n t e r i o r e s t a b a j o una tensión de J O n t - -

¿ Cuál es \a densidad l i n e a l Escriba

de la cuerda?

la ecuación de una onda t r a n s v e r s a l que se propaga en e l

sen-

t i d o n e g a t i v o del e j e de las " X " y que t i e n e una amplitud de 0.01 mt. una f r e c u e n c i a de 550 v i b / s e g . y una rapidez de 330 mt./seg. Calcule

la rapidez de una onda t r a n s v e r s a l en una cuerda de 2.0 mt. --

de l o n g i t u d y 0.06 Ka. de masa y que se encuentra b a j o una t e n s i ó n de500 n t . La amplitud de una onda p e r i ó d i c a es de 30 cm. C a l c u l e e l " Y " en un punto X =

A / 8 cm. en un tiempo

desplazamiento

t « 0.042-T Despues del co-

mienzo de un c i c l o . El

desplazamiento " Y " de un punto s i t u a d o a 5 mt. del o r i g e n de una - -

onda p e r i ó d i c a cuando t = 0.15 seo. Después de i n i c i a d a es de 1 .2 mt. n ada

una l o n g i t u d de onda de 7 mt. y una v e l o c i d a d de onda de 30 Mt./sea

Encuentre

la amplitud de la onda.

p

F I S i CA I I TEMA Kc.k MOVIMIENTO ONDULATORIO FICHA fio.2

SONIDO

OBJETIVO: uO

El alumno a p l i c a r á

las propiedades del sonido para el ana

s i s de su producción y d e t e c c i ó n . ACTIVIDADFS: 1.- ¿

n ué

es el soni do?

2.- ¿ Como se mide la longitud de onda del 3.- ¿ Como se c a l c u l a k.- i ^ué es el

la v e l o c i d a d del

sonido?

sonido?

eco?

5.- ¿ En que c o n s i s t e el e f e c t o Doppler ?

O OT

6.- ¿ Como se usa el e f e c t o Doppler en la 7.- ¿ Como 8.- Describa

se d e f i n e la p r e s i ó n a c ú s t i c a ? las p r i n c i p a l e s partes del oido humano

plique su función en el proceso de la arre

medicina? y ex

audición.

9.- ¿ En que c o n s i s t e el e f e c t o binaural ? 10.- ¿Como escuchan algunos insectos o artrópodos ? 11.- ¿ Como se mide la i n t e n s i d a d del sonido ?

COLEGIO DE F I S I C A ING. ESPERANZA Y. EVARISTO B. L I C . ROBERTO MFRCADO H.

-

T EMA No . k M OVIMIENTO ONDULATORIO L ABORATORI0.

1 . - Un foco sonoro de f r e c u e n c i a

1,000 Hz que se mueve a 20 m/seg, pa-

sa f r e n t e a un observador f i j o ¿ Qué cambio de f r e c u e n c i a

persibi-

rá ? 2.- Un foco f i j o de f r e c u e n c i a refleja

1,000 Hz, emite una onda sonora que se

en un o b j e t o , el cual se mueve hacia e l foco a la

dad de 17-5 m/seg.despues de r e f l e j a d a s , servador que permanece f i j o en e l foco.

veloci-

las onda llegan a un ob— ¿ Qué f r e c u e n c i a

percibirá

e l obervador ? 3.- Si

se t i e n e dos ondas de intenisdades I j

sión para la d i f e r e n c i a

e I 2 > h á l l e s e una e x p r e -

de sus n i v e l e s de i n t e n i d a d . Obtengase e s -

ta d i f e r e n c i a en función de las amplitudes de presión P^ y P^ de ambas ondas. 4.- Un murciélago v u e l a con una rapidez de k m/s. hacia un mosquito -que se mueve lentamente, emitiendo un pulso u l t r a s ó n i c o a una dist a n c i a de 2 m. ¿ Cuán l e j o s del mosquito se encuentra e l

murciéla-

go cuando e l pulso l l e g a a l blanco ? 5 . - Una marsopa

emite un sonido bajo e l agua e q u i v a l e n t e a l

de una —

-2

fuente de 10

w de p o t e n c i a .

La señal mínima que puede o í r una --

marsopa es de ÍO" 1 ^ W /m2 . Si no hay pérdidas debido a la

disper^

sión o absorción en e l agua, ¿ Cuán l e j o s pueden comunicarse dos marsopas e n t r e s i ? 6 . - La i n t e n i s d a d sonora que se ha medido para un g r i t o f u e r t e es de más o menos 8 x 10 ^ W/m2

a una d i s t i n c ó a de 1

m. ¿ C a l c u l e en -

yardas qué tan l e j o s puede hacerse o í r una persona en campo a b i e r r to u t i l i z a n d o un g r i t o como e l

d e s c r i t o s i e l opido promedio puede

d e t e c t a r una i n t e n s i d a d mínima de 10 7

Una de las t é c n i c a s

-12

2

' W/m .

para determinar el f l u j o sanguíneo en un vaso

sanguíneo s u p e r f i c i a l

c o n s i s t e en medir el c o r r i m i e n t o Doppler dé-

los u1trason i s o s . En una de esas determinaciones se detecta un cor r i m i e n t o Doppler de ICO Hz en un ' instrumento que t i e n e una f u e n t e de f r e c u e n c i a

de 5 x 106 Hz¿ Cuanto v a l e la v e l o c i d a d media de la-

sangre que s i r c u l a

por el vaso? V e l o c i d a d del sonido en la sangre'*

18

- 1?

8 . - Una g a l a x i a A ¡HQ

s e a l e j a a una v e l o c i d a d de 3 x 10^ ms" 1

la f r e c u e n c i a si

esta

¿ Cuanto v a l e

de la

luz que observamos procedente de la g a l a x i a , i l la emite a una f r e c u e n c i a de 6 x 1C HZ ?

COLEGIO DF F I S I C A l'NG. ESPERANZA Y . nu

I9

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EVARISTO

L I C . ROBERTO MER€AD0 H.

-

-

F ISICA II TFMA No. k

movimiento ondulatorio FICHA No. 3 ESPECTRO ELECTROMAGNETICO OBJETIVO: El alumno comparará las d i f e r e n t e s ondas asi ACTIVIDADES:

como sus usos en l a s C i e n c i a s

Biológicas.

1.- ¿ Qué es una onda electromagnética 2.~

¿ Como se c l a s i f i c a n

electromagnéticas,

?

las ondas del expectro el ectromagn_é

tico ? 3.- ¿ Por que l a s ondas de radio se d i v i d e n en c o r t a s y

lar-

gas? k.- i Por que las ondas de Rx s e d i v i d e n en blandos y duros ? 5.- ¿ Como se r e l a c i o n a

la a b s o r c i ó n de los Rayos X con la --

tabla? 6.- Explique en base a su respuesta a n t e r i o r c u b i e r t a s de plomo para e v i t a r

porqué se usan

radiaciones.

7.- Explique brevemente porqué una radi og raf fa -de la mano muestra

los huesos más claramente que la carne que los

rodea. 8.- ¿ Por que l a s ondas UV se d i v i d e n en cortas y l a r g a s ? 9.- Describa

un uso de cada una de las ondas

electromagnéticas

10.- Describa un e f e c t o b i o l ó g i c o de las s i g u i e n t e s ondas tromagnét i c a s . a)

Infarrojo

d) R x

b) V i s i b l e

c ) UV

e) Rr

COLEGIO DE FISICA ING. ESPERANZA Y. EVARISTO LIC. ROBERTO MERCADO H.

elec-

20

FISICA

II

TEMA No. 5 CALOR F i cha No. 1 OBJFTIVO : Al

termino del

tema el alumno a n a l i z a r á

de las ondas i n f a r r o j a s ,

las propiedades y Leyes

a s í como sus e f e c t o s y a p l i c a c i o n e s en

1 os organ i smos. ACTIVIDADES: M i

1.- ¿ Oué representa

la

temperatura?

2.- ¿ Cuáles son l a s d i f e r e n t e s

e s c a l a s de temperatura ? y

explique cómo se puede transformar de una e s c a l a a o t r a ? 3.- Describa dos d i f e r e n t e s

t i p o s de termómetros, explique su -

funcionamiento y un uso adecuado. b.- i Q.ué r a l a c i ó n e x i s t e e n t r e la energía c i n é t i c a y el

calor

de un cuerpo ? 5.- ¿ Cómo se mide el c a l o r ? 6.- ¿ Oué e s : una c a l o r í a , capacidad t é r m i c a , calor

calor especifico y

latente?

7.- ¿ Cómo se denominan, desde el

punto de v i s t a del c a l o r ,

cambios de estado ? Explique y dé ejemplos. 8.- ¿ Como se alcanza el e q u i l i b r i o 9.- ¿ Qué es humedad r e l a t i v a

térmico

?

10.- ¿ Como es la termorregulacion en los anímales ? 11.- ¿ Enuncie l-a

primera Ley de la Termodinámica ?

12.- ¿ Enuncie la segunda Ley de la Termodinámica ? 13.- ¿ De cuantas formas se t r a s f i e r e c a l o r ?

Expliquelas

1*1.- ¿ Describa y e j e m p l i f i q u e cada una de e s t a s formas ?

los

- 23

15." ¿ A que se llama conductores? Dé ejemplos 16.- ¿ A que se llama a i s l a n t e s ? Dé ejemplos 17.- ¿ Cuales son las formas en que un organismo pierde c a l o r ? 18.- Explique la razón- por la c u á l , al c o l o c a r

en agua

un termómetro de mercurio en r e c i p i e n t e de v i d r i o ,

hirviendo inicial-

mente la columna de mercurio desciende y luego a s c i e n d e .

4 li. COLEGIO DE FISICA ING. ESPERANZA Y. EVARISTO L I C . ROBERTO MERCADO H.

- 24 -

F I SICA

II

TEMA CALOR LABORATORIO 1 .- Encuentre el número de c a l o r í a s

requerido para e l e v a r

la temperatura de

2 Kg. de plomo de 20 °C a 100 ° C . 2.- C a l c u l e el c a l o r requerido para e l a v a r de 25°C a

la temperatura de 200 gr. de agua

90°C.

3.- C a l c u l e el c a l o r

necesario para cambiar 50 g r . de h i e l o a -5°C en agua -

a 20 ° C . 4.- Encuentre el c a l o r n e c e s a r i o para cambiar 4 . 2 Kg. de agua a 20 °C en vapor a 100 ° C . 5.- Cuánto c l a o r

se r e q u i e r e para f u n d i r 2.5 Kg. de plomo a 327 ° C ,

6.- ¿ C u á n t o c a l o r vapor izará 1 .6 Kg. de mercurio a 357 ° C . ? 7.- Un r e c i p i e n t e de h i e r r o de 800 g r . a 35°C r e c i b e 200 g r . de agua a 90°C. ¿ C a l c u l e la temperatura f i n a l del sistema ? 8.- Encuentre el e i l o r que se debe e x t r a e r de 20 g r .

de vapor de agua a - -

100 °C para condenzarlc y e n f r i a r l o hasta 20 ° C , 9.- Encuentre el número de c a l o r í a s absorbidas por una nevera e l e c t r i c a a l e n f r i a r 3 kg. de agua a 1 5°C y^ t r a n s f o r m a r l o s en h i e l o a 0 ° C . 1 0.- Una c a l d e r a de vapor es de a c e r o , t i e n e una masa de 400 kg. y contiene200 kg. de agua. Suponiendo que solo el 70 % del c a l o r

suministrado se -

emplea en c a l e n t a r l a c a l d e r a y el agua. Encuentre el número de c a l o r í a s n e c e s a r i a s para e l e v a r

l a temperatura del conjunto de 5 °C a 85 ° C .

11.- Un r e c i p i e n t e de v i d r i o de 100 g r . c o n t i e n e 400 g r . de agua y l o s dos están

a la temperatura de 25°C. Se l e s agrega 500 g r . de h i e r r o a 125°C.

¿ En que temperatura

se logra el e q u i l i b r i o ? Calor e s p e c i f i c o

t vidrio

)

= 0.16 c a l /gr . ° C . . 12.- Una c a c e r o l a de aluminio con una masa de 250 gr . c o n t i e n e 200 cnr* de -agua ¿ Cuánto c a l o r

se r e q u i e r e para e l e v a r

la temperatura de l a cacero-

la y del agua de 20 °C a 100 ° C . 13-- Dibuje un diagrama de un vaso de Dewar y explique el o b j e t i v o de cada uno de los aspectos de su d i s e ñ o .

Para un buen l a b o r a t o r i o de f o t o n r a f í a tungsteno muy b r i l l a n t e s .

La temperatura nominal del filamentos de estas -

lámparas es de 3200 °K. H a l l a r i ! A3I2I

1

a color se necesitao lámparas de

la intensidad de radiación R de estas - -

lámparas en un medio de 20°C, temperatura ambiente

80JA3 AK3T OlflOTAflOSAJ

ab 6iu3&i9q"93 6 f 16V9 Í9 si6q o b i i 9 u p 9 l 26

»

ra del cuerpo es de 580 cal/a?

00' 5 3° OS 9b omolq 9b .g» S 6Ug6 9D . 1p OOS 9b 61U3619qm9 3 &! 16V6 í9 616q 0bil90p91 10Í63 19 91U3 [ 60 - . S

- 6Ug6 n9

6 0Í9¡ri 9fc

6 3°cS 9b

02 16¡dm63 616q 01.1629390 10l63 19 9 Iudí 63

i

S . t 16Ídm63 616q 0Í1629390 10l63 I s 91309U303 - . H

2.S i l b o u * 616

6 omolq 9b f . 3o

,3°0£ 6 6LD6 9 t . 1p 00S 9dÍ391

. i g OS 9b 19613X« »«kb 98 9Up 1©f»3 l t #15090003 - . 8 , 3 ° OS 6i86í1 o h 6 Í * r t n ¿ V 0h6sngb00D 6i6q 3 o 001

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quemaduras producidas por e l vapor pueden ser

15 a de —

severas.

Una marsopa de l . k k m. de longitud tiene un radio medio de 13-3 cm. La tem

dad térmica de 16.7 x 10 -.d

6 . 1£ 008 9b 0119tri 9b 9309tqÍ391 fíU - A

.3° O 6 o l s i f l 09 aohBrmo^eoBni \

de vapor a 100 °C en agua a 20°C con e l que r e c i b i r í a al e n f i r a r

- 2

T &n»í2Í2 Í9b l & o H 6i¿.'36i9qf."i93 &l 9luo>63 i

- - 6 6UQ6 9b 10q6V 9b

a l c o n v e r t i r 15

de una capa de grasa de 2 cm. de espesor, con un c o e f i c i e n t e de conductivi-

9 i 9 i u p 9 i 9a iogÍ3 o3o&u3

6 oiiu3i9m 9b .p)l d. I 6 i 6 S i i o q 6 v i o l 6 3 o3osu3 b

r e c i b i d o por la p i e l de una persona

peratura corporal es de 37°C y la del agua 7°C . El c a l o r se pierde a través

. 3 ° 001 6 l o q .3°

Compare e l c a l o r t o t a l

agua a 100 ° C . hasta 20 °C. Esta comparación le debe e x p l i c a r por qué las -

. 3 ° OS 6 -6V 09 3* OS 6 6Ug6 9b .

la pérdida-

promedio es de 30 g/hr. y e l c a l o r de evaporación del sudor a la temperatjj

s " 0T5"ün ' :> 9i3nsuor3 - . i

.0°0e

¿ Cuánto c a l o r pierde diariamente e l cuerpo por evaporación s i

9b 026V ou 9b 6n6ig6ib OU 9[odiQ - .£1

'

W/m°C. Encuentre e l c a l o r perdido por

conducción

en c a l o r í a s por hora y compárelo con un estimado aproximado de producción de calor de 200 K cal/hora para una persona que hace e j e r c i c i o

suave.

-26

í

5)h

FISICA ab

II

TEMA No. 6 OPTICA no

U J ti1i 3U 30-T, 33

5 1OÜÍ

0 BJETIVP: El alumno e x p l i c a r á en que c o n s i s t e el

fenómeno de l a

y el funcionamiento de algunos a p a r a t o s , j 19v n

visión

a p a r t i r de las pro

piedades de la luz y de las t r a y e c t o r i a s que e s t á s i g u e a l TOO IB..

a t r a v e z a r una l e n t e ó i n c i d i r en un e s p e j o . ACTIVI DADES: 1.- Explique un ejemplo donde se demuestre la propagación de la

luz.

2.- Enuncie l a Ley de la R e f l e x i ó n , la vida d i a r i a donde pueda 3.- Defina el

Explique s i t u a c i o n e s de-

aplicarla.

termino Í n d i c e de R e f r a c c i ó n

4.- ¿ En que c o n s i s t e l a R e f r a c c i ó n ? 5.- Enuncie la Ley de S n e l l 6.- ¿ A que se llama d i s p e r s i ó n de la luz ? 7.- Mencione los d i f e r e n t e s

tipos de lentes y haga un dibujo

de cada uno. 8.- Mencione las c a r a c t e r i s t i c a s el

tipo de imágen que puede dar.

9.- Mencione las c a r a c t e r í s t i c a s el

de una l e n t e convergente y

de una l e n t e d i v e r g e n t e y -

t i p o de imagen que puede dar.

10.- Exlique en un d i b u j o la t r a y e c t o r i a

que siguen los

rayos-

de luz al pasar por una l e n t e convergente para formar una imagen:

a)

Real

b)

Virtual

11.- Explique en un d i b u j o la t r a y e c t o r i a de luz a l i magen.

que siguen los rayos

pasar por una l e n t e d i v e r g e n t e para formar una-

-

12.- Dé las ecuaciones para c a l c u l a r el p o s i c i ó n en que se encuentra r iable

tamaño de l a

Imagen y la

( Dé el s i g n i f i c a d o de cada va

).

13.- Mencione las reglas que deben seguirse para el uso de l a s ecuaciones } kExplique

anteriores.

por medio de un dibujo como se forma la imagén en -

un espejo cóncavo. 15.- Haga un d i b u j o donde se muestren las p r i n c i p a l e s p a r t e s

del

o j o humano. 16.- Explique que función t i e n e cada parte del o j o en el

fenómeno

de la vi s i ón. 17.- Explique en que c o n s i s t e

las p r i n c i p a l e s

enfermedades de los

ojos y como c o r r e g i r l a s .

COLEGIO DE F I S I C A ING. ESPERANZA Y . EVARISTO Ll C . ROBERTO. MERCADO H.

¿/

-

FISICA TEMA

28

II No. VI

OPTICA IPROPIEDADES

DE LA LUZ: Todas las d i v e r s a s propiedades

conocidas de la

luz e s t á n convenientemente d e s c r i t a s en función de los experimentos por medio de los cuales fueron d e s c u b i e r t o s ,

y de los muchos y v a r i a -

dos experimentos por medio de los cuales son ahora continuamente

de-

mostrados . La propagación de la luz es o t r o modo de d e c i r que " la

luz v i a j a en 1 fnea r e c t a "

intensidad

.Sí

la

l e t r a !' I " representa

luminosa de la fuente de la luz en b u j í a s , y " d" la

la dis-

t a n c i a a la s u p e r f i c i e

iluminada en metros, la iluminación " E 11 en 2 2 lux e s t a r á dada por E = l/d . E n forma general E = ( l / d ) Cos 9, -

donde 0 es e l ángulo e n t r e

la normal de la s u p e r f i c i e y e l

rayo de —

luz.

LEY DE LA REFLEXION: De acuerdo con e s t a e l ángulo de i n c i d e n c i a del rayo de luz sobre r i a , es exactamente la misma s u p e r f i c i e .

la s u p e r f i c i e

igual a l ángulo que forma e l Una segunda parte de e s t a

rayo i n c i d e n t e a la normal y e l

rayo r e f l e j a d o ,

ley ,

reflecto-

rayo r e f l e j a d o con -

ley e s t a b l e c e que, e l todos están

situados-

en e l mismo plano. La imagen en un espejo plano. La imagen de uno mismo v i s t a en e l e s p e j o e s t a formada por los rayos de luz que se pro pagan en l í n e a s r e c t a s , que se r e f l e j a n de acuerdo con la ley de flexión.

re-

P.C

- 2?

Todos

los objetos v i s t o s en un espejo plano son

imágenes formadas por r e f l e x i ó n .

Esto se puede demostrar por medio del

experimento que se muestra en la f i g . 2 . Se coloca una v e l a o sobre

la

mesa cerca de una placa de v i d r i o MN. Con la v e l a escondida dentro dela c a j a H, e l observador E solo percibe en I la imagen

"Si'iov v aorioum aoí 9b v . < • • -eb

ns-'nsun ino::; e .

noi9ui

y

reflejada.

e;

? 3b o i bar

'J 1 O 6 J 6 i £..: .V. f sb n3 '• 3 " nc ; • ( Vv

::

3

v ¡ r. ;;. n i -¡ ' i

) - i

'.'b y j B •

r.suí sí

-to> n3 .

v':; ''?"! ¿Qu

$b\l

•' n OÍ- ,.".

« j:s

INDICE DE RFFLEXION . La r e l a c i ó n e n t r e cídad de la llama

luz ,.en el v a ¿ í o y la v e l o c i d a d de la

í n d i c e de r e f r a c c i ó n del medio

agua = 1.33,

v i d r i o = 1.5,

la v e l o

luz en un medio se-

= c/v. a i r e = 1.00

c— v =

REFRACCION: Cuando la luz i n c i d e sobre la super f í c i e de una s u s t a n c i a V'S-

6.1

*'Í)9Í ^.

ROO obTí>U3 6 y b i h - ü JI ?

; HO ! X 3J - 1 A j

AÍ

do a ?,uí sb o vi í - noo o b 6 [ e í H " j oyen \a encurt sup oíiib ;

3

o. -v .

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sb eoyst

--9T ab ysf

noo ob*i9UD6 sh

sí

eof -toq ebsi nsisí

se r e f l e j a y e l

transparente como agua o v i d r i o ,

parte de e l l a

r e s t o se r e f r a c t a ¿entrando al nuevo medio f i g . 3

Esta d e s v i a c i ó n se debe a l cambio de la v e l o c i d a d de la luz a l t r a r en e l

segundo medio. La d i r e c c i ó n del

de los ravos i n c i d e n t e y r e f l e j a d o , que forman con la normal. íT\S.

i

rayo r e f r a c t a d o ,

pene-

como la -

se miden siempre por e l ángulo --

- 30 -

LA LEY DE SNELL: Para c u a l q u i e r s u s t a n c i a transparente dada la r e l a c i ó n e n t r e e l

seno del ángulo de

y el

la misma para

seno del ángulo de r e f l e c c i ó n , es

los de i n c i d e n c i a y es

igual a l

Í n d i c e de

Sen i/Sen

- —

incidencia-

todos los ángu—

refracción.

r

R e f r a c c i ó n en un Prisma v e r F i g . k

Mi., Angulo c r i t i c o de R e f r a c c i ó n : desde un medio agua,

I

el

tal",

Cuando la luz pasa

como e l a i r e a o t r o medio más denso como v i d r i o o

ángulo de r e f r a c c i ó n es siempre menor que e l ángulo de i n c i -

d e n c i a . Como r e s u l t a d o de esta ángulos para

disminución del ángulo, e x i s t e n

los cuales no es p o s i b l e

la r e f r a c c i ó n

yor de e s t o s ángulos es llamado ángulo c r i t i c o

de la

ciertos

luz; E l ma--

( c) .

Sen C = 1//C DISPERSION : Fué Newton e l primero en demostrar"l»»,

con prismas que los colores estaban ya presentes en la luz blanca delsol y que la función del prisma era separar en d i f e r e n t e s d i r e c c i o n e s

los colores

refractándolos

( con luz b l a n c a , cada uno de los colores es

r e f r a c t a d o en d i f e r e n t e grado para produci r su propio ángulo de d e s v ¡ £ ción f i g . 5

'

S

t

o

-Bi-

ll.-

LENTES LENTES: La función primaria de una lente es formar imágenes de o b j e t o s r e a l e s . Aunque las mayorías de l a s

lentes

e s t á n hechas de v i d r i o común, unas se construyen de o t r o s m a t e r i a l e s t r a n s p a r e n t e s como cuarzo y

fluorita.

A cada uno de los s e i s t i p o s de l e n t e s ,

se

les

designa con nombres e s p e c i a l : 1)

Bioconvexa

2) Plano - convexa 3) Menisco - convexo 4)

Bioconcava

1

5) Plano - concava

6) Menisco - concava

7

i)

I\ 4)

i)

LENTES CONVERGENTES: Son macs qruesas en e l cen_ t r o que en el borde e x t e r i o r .

Los rayos de luz p a r a l e l o s

se devian para r e u n i r s e en un mismo punto. Se pueden reales y

incidentes-

tfbtener

imágenes

virtuales. LENTES DIVERGENTES: Son más delgadas en e l

t r o que en los bordes. Los rayos de luz p a r a l e l o s v i a n para s e p a r a r s e . mismo lado que e l

La imagen es siempre v i r t u a l ,

objeto.

OMVJ E C H E N T E

cen-

incidentes se des — menor y aparece a l

- 32

FORMA DE LA IMAGEN: "Si se coloca un" o b j e t o a un lado de una l e n t e convergente, da una imagen r e a l en e l

más a l l á del foco p r i n c i p a l ,

lado opuesto de la

ve más cerca del punto f o c a l ,

será form£

l e n t e . S i e l o b j e t o se mue-

la imagen se formará más l e j o s de la len_

te y se amp1 i f i c a r á . A medida j que se coloca más l e j o s de la lente

la —

imagen se formará más cerca del punto f o c a l y será más pequeña. F i g . 7

Se puede determinar diante

la s i g u i e n t e expresión

1

+

)

P

=

9 El

s i g u i e n t e expresión

( ecuación de la

lente al

_J_

q = Distancia

del

l e n t e a la imagen

^

f = Distancia

focal

tamaño de la

=

Tamaño de.l o b j e t o =

0

objeto

imagen se puede c a l c u l a r con la-

imagen - o b j e t o ] Prista neja de la D i s t a n c i a del

I

lente):

P = D i s t a n c i a del

( relación

Tamaño de la imagen_

la p o s i c i ó n de la imagen me

imagen_

objeto

P q

FOCOS CONJUGADOS: Puesto que la ecuación de laslentes es s i m é t r i c a para p y q se deduce que una imagen r e a l y e l

obje

to del cual se forma puede i n t e r c a m b i a r s e ; En o t r a s p a l a b r a s , para una distancia

f i j a e n t r e e l o b j e t o y la p a n t a l l a de la imagen hay dos posj_

ciones de la lente para en cuenta

la r e l a c i ó n

la formación de una buena imagen; si

imagen - o b j e t o ,

tendran d i f e r e n t e tamaño. F i g .

8.

se toma -

las dos imágenes que se formen-

- 33

V

L

ABERRACION CROMATICA : Cuando la luz blanca pasa por una lente cerca del borde se d i s p e r s a de la misma manera que - cuando a t r a v i e s a

un prisma. La luz v i o l e t a es la que más se desvía y --

l l e g a a un foco más cerca de la lente que e l de la r o j a . El

rayo que pa_

sa por e l centro de la lente y a lo largo del e j e p r i n c i p a l

no se

dis-

persa. Por lo t a n t o , para una l e n t e s e n c i l l a ,

no es p o s i b l e formar con-

la luz blanca una imagen claramente d e f i n i d a .

Fig. 9

FORMACION DE LA IMAGEN EN E S P E J O S CONCAVOS: Uno b j e t o e s t á colocado a 30 cm. de un espejo cóncavo de radio = -20 cm., con centro en C f i g . '10 . Por l a ' s i q u i e n t e AF = (1/2 ) AC ó F = -

1/2

expresión:

AF = f = D i s t a n c i a

focal

A€ = # = Radio de la C =

curvatura

Centro de curvatura

Si sigue e l camino de dos rayos al

r e f l e j a r s e en e l e s p e j o ,

calesquiera

la i n t e r s e c c i ó n de ambos nos dará la

ción de la imagen y aplicando

la ecuación de los l e n t r e s

( que es val_¡_

da también para espejos ) Tenemos ( P = 30 cm. y f = + 10 cm.

p

1

q

+

f

_1

30

=

q

=

q

):

30

= 1 5 cm.

10

J _ _

q

q

situ£

"

10

J _ 30

. - MICROSCOPIA Y LA VISTA MICROSCOPIO COMPUESTO: La f i g u r a

11 muestra e l

sistema ó p t i c o básico de un microscopio compuesto. E l o b j e t i v o forma una imagen r e a l

I,

muy serca del plano del o c u l a r ,

imagen que s i r v e -

como o b j e t o para e l o c u l a r , que a su vez forma o t r a

imagen v i r t u a l y -

agrandada,l2;ésta

s i r v e de o b j e t o para e l

finalmente se forma una imagen

Él

sistema de l e n t e s del o j o , y

sobre la r e t i n a ,

fig.ll

l i m i t e de r e s o l u c i ó n de un microscopio es -

l a separación más pequeña o^servab le ,S , , de dos puntos luminosos

adya

centes de un o b j e t o : 5

=(1.22 ^N) /2 Sen 9

0= ángulo máximo de t r a b a j o del o b j e t i v o .

Para e v i t a r que se pierda la luz por la

JI

ión por fuera del e j e , se u t i l i z a

reflex-

aceite entre e l objetivo y el

cubre

objetos. S = ( 1 . 2 2 A ) / 2 n Sen 9 = ( 1 . 2 2 ^ ) / 2 AN

La f i g . humano y su forma de p e r c i b i r

AN = Apertura numérica

12 se presenta las e s t r u c t u r a s del ojo -

los o b j e t o s . O&jtTQ

blanco y

r)> Tipo de -Uoe*ki. v i s i ó n •Uuucrt. Áüjcxo

escotópi ca 4

fotópica

" Sv.T i i

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Í3

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Dastonci 1 los

(

= 5100°A)

(

- 5500 A )

Células < fotosensi bles

S9V us 6 9UD -T

onos Tov^

6/1 i j 5*

91002 „1

(nam 'ft:-i1» La miopía y la hipermetropía son los

defectos-

más comunes del o j o . En la primera e l globo ocular es muy largo y la imagen se forma por delante de la r e t i n a ; en la segunda, es muy c o r t o , as,

la .ma-

cen se forma detrás de la r e t i n a . Ambos defectos se corrigen mediante e l uso de gafas que tengan lentes con d i s t a n c i a s El

focales

~

apropiadas.

rango v i s i b l e de los humanos está entre

los

4,000 a 7,000 A de longitud de onda. En e l o j o humano hay tres pigmentos

fotorrece^

teres que se encuentran en los conos, y son los causantes de la v i s i ó n de los c o l o r e s ( colores básicos = Rojo, Verde y Azul ) l c,9l

i9up9q ¿6fr n

FISICA II TEMA No. 7 E LECTRECI DAD F I CHA No. 1 OBJETIVO: Al terminar e l

tema, e l e s t u d i a n t e a n a l i z a r á

los p r i n c i p i o s basj_

eos de la e l e c t r e c i d a d y sus a p l i c a c i o n e s en los seres

vivos.

ACTIVIDADES: 1.- ¿ Qué e s t u d i a

la e l e c t r o s t á t i c a

2.- ¿ Cómo se enuncia

?

la Ley de Coulomb ?

3.- Explique e l concepto de campo e l e c t r i c o 4.- Explique e l concepto de p o t e n c i a l 5-~

.

eléctrico

l Como se r e l a c i o n a n e l p o t e n c i a l e l é c t r i c o y e l campo e l é c t r i c o ?

6 . - ¿ Que se entiende por capacidad e l é c t r i c a ? 7.- I Qué es un d i e l é c t r i c o ?

De Ejemplos

8.- ¿ Como es la energía almacenada por un condensador? 9.- I Qué e s t u d i a

la e l e c t r o d i n á m i c a ?

10.- ¿ Como se define la c o r r i e n t e 11.- ¿ Que es y como se c a l c u l a fr.0?3

3!í»0

12.- ¿ Que e s t a b l e c e

3 .Cl

13." I Como se d e f i n e

-f

*

eléctrica?

la r e s i s t e n c i a e l é c t r i c a

?

la Ley de Ohom ? la potencia e l é c t r i c a ?

- C i r c u i t o s R y C en s e r i e y en p a r a l e l o

ns COLEGIO DE FISICA nos y

"

Opcional.

ING. ESPERANZA Y . EVAIRSTO LIC.

ROBERTO MERCADO H.

FISICA

II

TEMA 7 ELECTRICIDAD LABORATORIO.

1.- Si

usted deposita

cargas en e l

a t r a v é s de un pequeño o r i f i c i o 2.- ¿ E s p e r a r í a

i n t e r i o r de una e s f e r a

hueca de bronce

¿ Quedará la carga en e l

usted que e l campo e l é c t r i c o e n t r e

una nube cargada e l é c t r i c a m e n t e y la t i e r r a

interior?

la parte i n f e r i o r de —

fuera parecido a l de un -

dipo e l é c t r i c o o a l de una d i s p o s i c i ó n de p l a c a s p a r a l e l a s ?

por que ?

3.- Una precaución de seguridad en una s a l a de operaciones es usar M»