450 Problema 3

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA INGENIERÍA INDUSTRIAL FISICA GENERAL

TRABAJO COLABORATIVO RESUMEN GRUPAL

PREPARADO POR ÁNGEL ALFONSO OBANDO ULTENGO CODIGO: 1081396531 INDRY JISSETH SANCHEZ JIMENEZ CODIGO: 1083905093 HECTOR JAVIER URBANO CODIGO: 1081594061

GRUPO: 100413_450

TUTOR EDUARDO JOSE MENDOZA SIADO

MOSQUERA, COLOMBIA 2014

OBJETIVOS

Evaluar e implementar la teoría vista durante el desarrollo del curso. Abordar los temas de la unidad uno del curso desarrollando problemas propuestos. Desarrollar habilidades inter-personales para lograr un desempeño alto en equipo colaborativo. Establecer y defender posiciones con evidencias y argumentos sólidos

RESUMEN GRUPAL

i. Individual: Cada vez que un estudiante intenta resolver un problema, este hace la lectura de conceptos y pregunta a su tutor para que le oriente donde encontrar la mejor información para dar solución al problema. En este punto cada estudiante escoge solo un problema de la lista que se le entrega al final de la guía, no debe resolverlo, solo debe hacer un resumen de aquellos conceptos que necesita para resolver este problema (conceptos, formulas, etc). En la lista de problemas que se entrega al final de la guía, usted podrá verificar que la lista se encuentra dividida en diferentes temas, lo ideal es que los temas escogidos no se repitan por estudiante, por ejemplo si el compañero Juan escogió el tema conservación de la energía, el compañero Carlos debe escoger otro diferente por ejemplo dinámica de fluidos. (Solo un problema por estudiante) Tema 1: Movimiento oscilatorio (Serway & Jewett Jr., 2008) Un oscilador armónico simple tarda 12.0 s en someterse a cinco vibraciones completas. Encuentre a) el periodo de su movimiento, b) la frecuencia en hertz y c) la frecuencia angular en radianes por segundo.

Para dar un significado físico a dichas constantes, es conveniente formar una representacion del movimiento al graficar x como función de t. Primero, A, llamada la amplitud del movimiento, es simplemente el máximo valor de la posición de la partícula en la dirección x positiva o negativa. La constante se llama frecuencia angular y tiene unidades1 de rad/s. Es una medida de que tan rapido se presentan las oscilaciones; mientras mas oscilaciones por unidad de tiempo haya, mas alto es el valor de . A partir de la ecuacion , la frecuencia angular es

El periodo T del movimiento es el intervalo de tiempo requerido para que la partícula pase a través de un ciclo completo de su movimiento. Es decir, los valores de x y v para la particula en el tiempo t iguala los valores de x y v en el tiempo t + T. Porque la fase aumenta en 2π radianes en un intervalo de tiempo de T,

Al simplificar esta expresion se obtiene

T= 2 π, o

El inverso del periodo se llama frecuencia f del movimiento. Mientras que el periodo es el intervalo de tiempo por oscilacion, la frecuencia representa el número de oscilaciones que experimenta la partícula por unidad de intervalo de tiempo:

Las unidades de f son ciclos por segundo, o hertz (Hz). Reordenar la ecuación produce

Las ecuaciones anteriores se usan para expresar el periodo y la frecuencia del movimiento para la partícula en movimiento armónico simple en términos de las características m y k del sistema como

De este modo el periodo y la frecuencia dependen solamente de la masa de la partícula y de la constante de fuerza del resorte y no de los parámetros del movimiento, como A o ϕ. Como es de esperar, la frecuencia es mayor para un resorte más rígido (mayor valor de k) y disminuye con la masa creciente de la partícula. 8. Una estación sismográfica recibe ondas S y P de un terremoto, separadas 17.3 s. Suponga que las ondas viajaron sobre la misma trayectoria con magnitudes de velocidad de 4.50 km/s y 7.80 km/s. Encuentre la distancia desde el sismógrafo al hipocentro del terremoto. SOLUCION. Elementos de una onda: Cresta: La cresta es el punto de máxima elongación o máxima amplitud de la onda; es decir, el punto de la onda más separado de su posición de reposo. Período ( ): El periodo es el tiempo que tarda la onda en ir de un punto de máxima amplitud al siguiente. Amplitud ( ): La amplitud es la distancia vertical entre una cresta y el punto medio de la onda. Nótese que pueden existir ondas cuya amplitud sea variable, es decir, crezca o decrezca con el paso del tiempo. Frecuencia ( ): Número de veces que es repetida dicha vibración por unidad de tiempo. En otras palabras, es una simple repetición de valores por un período determinado.

Valle: Es el punto más bajo de una onda. Longitud de onda ( ): Es la distancia que hay entre el mismo punto de dos ondulaciones consecutivas, o la distancia entre dos crestas consecutivas. Nodo: es el punto donde la onda cruza la línea de equilibrio.

Elongación ( ): es la distancia que hay, en forma perpendicular, entre un punto de la onda y la línea de equilibrio. Ciclo: es una oscilación, o viaje completo de ida y vuelta. Velocidad de propagación ( ): es la velocidad a la que se propaga el movimiento ondulatorio. Su valor es el cociente de la longitud de onda y su período.

En este caso vamos a utilizar esta ecuación para poder hallar la distancia del hipocentro al sismógrafo, el periodo se multiplica con la velocidad y despejamos la longitud de onda, puse además todas las variables para la onda para poder aclarar mas dudas. Tema 3:Temperatura 13. El punto de fusión del oro es 1 064°C, y su punto de ebullición es 2 660°C. a) Exprese estas temperaturas en kelvins. b) Calcule la diferencia entre estas temperaturas en grados Celsius y en kelvins. Temperatura: A partir de la sensación fisiológica, es posible hacerse una idea aproximada de la temperatura a la que se encuentra un objeto. Pero esa apreciación directa está limitada por diferentes factores; así el intervalo de temperaturas a lo largo del cual esto es posible es pequeño; además, para una misma temperatura la sensación correspondiente puede variar según se haya estado previamente en contacto con otros cuerpos más calientes o más fríos y, por si fuera poco, no es posible expresar con precisión en forma de cantidad los resultados de este tipo de apreciaciones subjetivas. Por ello para medir temperaturas se recurre a los termómetros. Escalas termométricas: En todo cuerpo material la variación de la temperatura va acompañada de la correspondiente variación de otras propiedades medibles, de modo que a cada valor de aquélla le corresponde un solo valor de ésta. Tal es el caso de la longitud de una varilla metálica, de la resistencia eléctrica de un metal, de la presión de un gas, del volumen de un líquido, etc. Estas magnitudes cuya variación está ligada a la de la temperatura se denominan propiedades termométricas, porque pueden ser empleadas en la construcción de termómetros. (FISICANET, 2007) PROCEDIMIENTO • Expresar las temperaturas en Kelvins °K= °C + 273, siendo K la temperatura expresada en grados Kelvin. Restar los resultados para saber la diferencia: se restan el de mayor con el de menor para poder saber las diferencias, después convertirlo a kelvins y de la misma manera se realiza la resta.

Tema 4: Primera ley de la termodinámica 18. La temperatura de una barra de plata se eleva 10.0°C cuando absorbe 1.23 kJ de energía por calor. La masa de la barra es 525 g. Determine el calor específico de la plata. El calor es una transferencia de energía y se mide en las mismas unidades que ésta. En el SI, la unidad del calor es el julio (J).Por razones históricas, se usa también la caloría (cal), definida hoy día como: Sin embargo, debido a la existencia de diferentes definiciones de caloría, es preferible no usarla en absoluto. También se usa en medicina, biología y dietética la “caloría grande” (Cal), que en realidad es una kilocaloría (4184 J). (Sevilla, 2014) PROCEDIMIENTO Para hallar el calor especifico La cantidad de calor Q que se le suministra a un cuerpo de masa m y de calor específico Ce para elevar su temperatura una cantidad ∆T será: Q = m*ce *∆T

Donde: El calor Q tiene unidades de energía (Joule), sin embargo para el caso específico del calor se utilizan unidades especiales como la caloría o la unidad térmica inglesa. mc recibe el nombre de capacidad calorífica del cuerpo, se suele denotar por la letra C, mayúscula, y es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura del cuerpo de masa m en un grado kelvin. Despejando: ∗



Tema 5: Teoría cinética de los gases 24. Calcule la masa de un átomo de a) helio, b) hierro y c) plomo. Proporcione sus respuestas en gramos. Las masas atómicas de estos átomos son 4.00 u, 55.9 u y 207 u, respectivamente. Teoría cinética de los gases: La teoría cinética de los gases explica las características y propiedades de la materia en general, y establece que el calor y el movimiento están relacionados, que las partículas de toda materia están en movimiento hasta cierto punto y que el calor es una señal de este movimiento. Sabemos que los átomos de elementos distintos tienen distinta masa entre sí. Por ejemplo, un átomo de hidrógeno tiene distinta masa que un átomo de cobre. El átomo de cobre tiene más masa; por lo tanto, pesa más que el átomo de hidrógeno (tiene mayor peso atómico). Los átomos son tan pequeños que no podemos medir (pesar) la masa de un átomo individualmente. No existe una balanza capaz de medir la masa de un solo átomo. Tampoco es posible contar los átomos necesarios para ajustar una determinada combinación o reacción química entre elementos distintos. Pero lo que sí sabemos es que existe el concepto de mol, el cual representa un número definido de átomos. Un mol se define como la cantidad de materia que tiene tantas unidades como el número de átomos que hay en exactamente 12 gramos de 12C. Se ha demostrado que este número es: 6,0221367 x 1023 Se abrevia como 6,02 x 1023, y se conoce como número de Avogadro. (GALEON.COM, s.f.) Podemos expresar la ley de Avogadro así:

PROCEDIMIENTO: Determinamos la masa de cada átomo:

#







%' ∗ %"&#



, "#$ ∗ %"#$

, ∗ %"&# Tenemos que µ= unidad de masa atómica 1µ = %,

∗ %"& g

,

∗ %"&

Masa de Helio = '

∗

%,

'

iii. Grupal: Como ya tienen un resumen de los conceptos y formulas necesarias para resolver los 5 problemas que seleccionó el grupo, escoger de forma colaborativa uno de estos problemas (solo un problema) y transformar en una presentación indicando los pasos de forma detallada a la solución a dicho problema, puede ser en prezi, powerpoint, video u otro similar. (en la presentación solo pueden ir los nombres de los estudiantes que participaron en la misma) Esta se anexara en el espacio indicado iv. Grupal: Continuando con la solución a los problemas, escoger el segundo problema de los 5 que seleccionó el grupo, el grupo de forma colaborativa deberá usar su propia inventiva y proponer un problema similar (puede ser un ejercicio con una temática similar, cambiar valores iniciales, etc, apoyarse con el tutor). Los estudiantes deben dar solución al problema creado y entregar los pasos detallados de dicha solución, la solución iría en el mismo documento del resumen grupal. Calcule la masa de un átomo de a) Neón. Proporcione sus respuestas en gramos. Las masas atómicas de este átomo es 20.20 u. • Determinamos la masa de cada átomo:





#





= $. $)$* ∗ %"−#$

=

#". #"

, "#$ ∗ %"#$

Tenemos que µ= unidad de masa atómica 1µ = %,

∗ %"−# g

= $. $)$* ∗ %"−#$ ∗

Masa de Neon = #". #"'

%,

%'

∗ %"−#

= #". #"'

v. Grupal: Continuando con la solución a los problemas, escoger el tercer problema de los 5 que seleccionó el grupo; el grupo de forma colaborativa entrega la solución detallada a este problema, dicha solución debe ir en el mismo documento del resumen grupal. El punto de fusión del oro es 1 064°C, y su punto de ebullición es 2 660°C. a) Exprese estas temperaturas en kelvins. b) Calcule la diferencia entre estas temperaturas en grados Celsius y en kelvins. °K=273+ °C 1064ºC=273+1064 = 1.337ºK 2660ºC = 273 + 2660 = 2933ºK Diferencia en ºC = 2660 - 1064 = 1596ºC Diferencia ºK = 2933 - 1337= 1596ºK

vi. Grupal: Continuando con la solución a los problemas, escoger el cuatro problema de los 5 que seleccionó el grupo, dar solución a este problema de forma colaborativa y crear un cuestionario de tres preguntas de opción múltiple con única respuesta, marcando la respuesta correcta claro. Este cuestionario debe ir en el mismo documento del resumen grupal. . La temperatura de una barra de plata se eleva 10.0°C cuando absorbe 1.23 kJ de energía por calor. La masa de la barra es 525 g. Determine el calor específico de la plata. •

Para hallar el calor especifico La cantidad de calor Q que se le suministra a un cuerpo de masa m y de calor específico Ce para elevar su temperatura una cantidad ∆T será: Q = m*ce *∆T Ce =Q/ m*∆T Ce= (1230J)/(525g*10.0°C) Ce=0.234 J/g°C

El calor específico es una magnitud:

a. Física b. Escalar c. Vectorial La capacidad calorífica como la cantidad de calor que hay que suministrar a toda la masa de una sustancia para elevar su temperatura en una unidad a. Kelvin o Celsius b. Fahrenheit c, Unidad de Temperatura La unidad de medida del calor en el Sistema Internacional es el a. Joule b. Caloría c. watts

vii. Grupal: Continuado con la solución a los problemas, escoger el quinto problema de los 5 que seleccionó el grupo, este problema los resolverá cada participante de forma individual, posteriormente deberán comparar las soluciones con sus compañeros de forma que se pueda verificar las similitudes y diferencias en el procedimiento, finalmente entregar una única solución en consenso grupal. Las comparaciones y la solución final la deben entregar en el mismo documento del resumen grupal. 4. Un bloque de 200 g se une a un resorte horizontal y ejecuta movimiento armónico simple con un periodo de 0.250 s. La energía total del sistema es de 2.00 J. Encuentre a) la constante de fuerza del resorte y b) la amplitud del movimiento.

PROCEDIMIENTO m= Masa T= Periodo E= Energía Total K= constante de fuerza del resorte A= amplitud del movimiento

Damos solución al problema: • Despejando w 22+ . . + a) Despejamos k .

4

5 6

5

b) Y por último A:



2 0.250 1

.

25.13

6 ∗ . 7 5 = 0.289 ∗ 25.137 5 = 126 ;/6

1 2= 2 ∗ 2.0 = = 5>7 = > = 4 > = 4 > = 0.178 2 8 126 ;/6

CONCLUSIONES

• •

Se evalúo y puso en práctica la teoría vista en el desarrollo del módulo. Se trabajó a cada uno de los participantes del grupo colaborativo, de manera eficiente y lograron buenos resultados. Se revisaron los aspectos generales de cada una de los temas de la unidad 3

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

American Psychological Association. (2009). Publication manual of the American Psychological Association (6 Ed.). Washington DC. UNAD Universidad Nacional Abierta y a Distancia. (2010). Campus Virtual Modulo de Fisica General. Obtenido de http:// datateca.unad.edu.co/contenidos/100413/PROT_FISICA_GENERAL_2014-1.pdf UNAD Universidad Nacional Abierta y a Distancia. (2 de Junio de 2014). Modulo Virtual de Fisica General. Obtenido de http:// http://66.165.175.239/campus09_20132/course/view.php?id=1421 Serway, R. A., & Jewett Jr., J. W. (2008). Física para ciencias e ingenierías Vol. 1 (p. 723). Retrieved from http://unad.libricentro.com/libro.php?libroId=323#