Proyecto Integrador S4M12

October 2, 2022 | Author: Anonymous | Category: N/A
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Proyecto integrador  Semana 4

Módulo

12

Electricidad y magnesmo de la vida diaria

1

Proyecto integrador   

Semana 4

12

 A partir del siguiente caso, responde los planteamientos:

Módulo

En la casa de Rosalía se encuentran funcionando una bomba de agua, 2 focos ahorradores de 60 vatios o watts (W) y un foco incandescente de 100 W. En las terminales de la bomba de agua existe una diferencia de potencial de 120 voltios (V) y circula una corriente de 5 amperes (A). Después de 45 minutos, la energía eléctrica en casa de Rosalía queda suspendida, debido a una atmosférica el aísle transformador que proporciona el suministro lo que descarga también ocasiona que sobre éste se de la red eléctrica y adquiera una carga eléctrico, eléctrica de -8000 microcoulombs (μC). La bomba de agua también queda cargada después de su operación con una intensidad de +500 μC. Considera que la bomba de agua de la casa de Rosalía se encuentra 8 metros al norte del transformador de suministro eléctrico y 6 metros al este. 1. ¿Qué potencia eléctrica desarrolla la bomba de agua de acuerdo con las características señaladas? Datos:

Fórmula:

 P=?

P=V ∗ I 

V =120 V   I =5 A

Sustitución y desarrollo:

 P= (120 V  ) ) ( 5 A )=600 w

1.1.

Resultado:

 

 Anota tu resultado anterior en kilowatts (kW).

Conversión:

[

600 W 

P= 600 w

  1 kw 1000 w

Resultado:

 ]

=0.6 kw

 

 P= 0.6 kw

2

Proyecto integrador   

Semana 4

12

2. ¿Cuánta 2. ¿Cuánta energía gastaron los aparatos antes de la descarga atmosférica, es decir,

Módulo al estar encendidos 45 minutos?

2.1. Primero calcula la energía gastada por la bomba en Joules (J). Datos:

Fórmula:

 E =?

E = P∗t 

 P= 0.6 kw t = 45 min

[ ]   60 s

1 min

=2700 seg

Sustitución y desarrollo:

 E =( 0.6 kw ) ( 2700 seg )=1620 kJ 

 E =1620 kJ ∗1000=1620000 J 

Resultado:

 E =1620000 J 

2.2. Ahora, 2.2.  Ahora, indica el gasto de energía de los focos ahorradores en J. Datos:

Fórmula:

 E =?

E = P∗t 

 P= 60 w t = 45 min

[ ]   60 s

1 min

=2700 seg

Sustitución y desarrollo: 3

Proyecto integrador   

Semana 4

12 J  seg )=

Módulo  E =( 60 w ) ( 2700

162000

Este resultado es para un foco entonces:

 E =( 2 ) ( 162000 J )=324000 J 

Resultado:

 E =324000 J 

2.3. Posteriormente, resuelve cuál es la energía gastada para el foco incandescente en J. Datos:

Fórmula:

 E =?

 

E = P∗t 

 P=100 w t = 45 min

[ ]   60 s

1 min

=2700 seg

Sustitución y desarrollo:

 E =( 100 w ) ( 2700 seg )=270000 J 

Resultado:

 E =270000 J 

2.4. Finalmente, suma la energía utilizada por los dispositivos eléctricos presentes en la casa de Rosalía para obtener la energía total en J. 4

 

Proyecto integrador  Semana 4

Datos:

Módulo

12

 Energía de labomba la bomba = E B =1620000 J 

 Energía de los focos ahorradores = E F . A =324000 J 

 Energía del focoincandescente foco incandescente = E F . I =270000 J  

Fórmula:  ET = E B + E F . A + E F . I 

Sustitución y desarrollo:

 ET =1620000 J + 324000 J + 270000 J =2214000 J 

Resultado:  E =2214000 J 

3. ¿Cuál 3. ¿Cuál es el costo del consumo de energía eléctrica de los aparatos, si el precio de 1 kilowatt-hora (kW ∙ h) es de $ 0.956? Recuerda que para calcular los kW ∙ h se debe 5

Proyecto integrador   

Semana 4

12

multiplicar la potencia de cada aparato en kW por la fracción de hora que estuvieron Módulo funcionando: kWh = kW ∗h

Datos:

Fórmula:

 PT = Aparatos eléctricos 45 min t =  =0.75 hrs. 60 seg

E = P∗t 

 

kw∗h = $ 0.956  E =?

Sustitución y desarrollo:

Bomba:  E =( 0.6 kw ) ( 0.75 hrs )=0.45

 

( 0.45 )

([

 $ 0.956 = $ 0.4302  1 kw ∗h

( 0.09 )

([

 $ 0.956 = $ 0.08604 1 kw ∗h

])

2 Focos ahorradores: 60 w

[

  1 kw

 ]=

1000 w

( )= 0.12 kw

0.6 kw 2

 E =( 0.12 kw ) ( 0.75 hrs )=0.09

 

])

Foco incandescente: 100 w

[

  1 kw

 ]=

1000 w

0.1 kw

Costo =( 0.1 kw ) ( 0.75 hrs )=0.075

 

( 0.075 )

([

])

 $ 0.956 = $ 0.0717 1 kw ∗h 6

 

Proyecto integrador  Semana 4

Módulo

12

 PT = PB + P F . A + P F . I 

 PT =0.6 kw + 0.12 kw + 0.1 kw

E =$ 0.4302+ $ 0.08604 + $ 0.0717

 

Resultado en kw:  PT =0.82 kw

Resultado en $:  E =$ 0.58794

 

 Si tanto el transformador como la bomba de agua quedaron eléctricamente cargadas, 4. 4. Si ¿cuál es la fuerza de atracción entre éstas? Recuerda que la distancia d es la distancia más corta entre las cargas: la hipotenusa del triángulo rectángulo cuyos catetos son 8 m al norte y 6 m al este, los cuales separan al transformador de la bomba de agua.

Datos:

Fórmula: 2 9

 K = 9 x 10

 N  m 2 C  −6

q 1=−8000 μC =− =−8000 x 10 C 

 

 F =

k ( q 1)( q2) r

2

−6

q 2=500 μC =500 x 10 C  r =10 m  F =?

7

 

Proyecto integrador  Semana 4

12

Sustitución y desarrollo:

Módulo 2

9

9 x 10

 F =

 m −6 −6  N  2 (− 8000 x 10 C ))(( 500 x 10 C ) C 

¿¿

2

−3600 N m  F = 100 m   =−360 N  2

Resultado:

 F =− =−360 N 

5. ¿Cuál es la intensidad del campo eléctrico generado por la descarga atmosférica? Recuerda utilizar la fórmula:

 F   E = q

Datos:

Fórmula:

 E =?  F =− =−360 N 

 F  E= q

  −6

q =−8000 μC =− =−8000 x 10 C 

Sustitución y desarrollo:

 E =

  −360 N  = 45000 N   //C  − 8000 x 10− C  6

Resultado:

 

E =45000 N / C 

8

 

Proyecto integrador  Semana 4

12

la intensidad de corriente eléct eléctrica rica del relámpago, si duró 0.0016 6. ¿Cuál 6. ¿Cuál fue la

Módulo segundos? Datos:

Fórmula:

 I =? −6

 

q =−8000 μC =− =−8000 x 10 C 

 I =

q t 

t =0.0016 seg

Sustitución y desarrollo:

 I =

Resultado:

−6 8000 x 10 C 

0.0016 seg

  =5 A

 

 I =5 A

7. Debido 7. Debido a la descarga atmosférica, la bomba de agua se averió y debe remplazarse el devanado del motor. ¿Qué valor de resistencia debe tener este devanado para que la bomba de agua funcione perfectamente?

Datos:

Fórmula:

 R =? V =120 V 

 R =

 

V   I 

 I =5 A

Sustitución y desarrollo:

 R =

120 V  5  A

  =24 Ω

Resultado:

 

 R =24 Ω

9

 

Proyecto integrador  Semana 4

12 8. Por 8. Por lo sucedido, Rosalía se percata de que sus gastos por mes, serán de $ 375.00,

Módulo

por lo que decide ahorrar diariamente $ 30.00 durante 15 días.

8.1. Construye el plano cartesiano que representa el ahorro de Rosalía. Considera que 8.1. Construye el eje x son los días y el eje y son los ahorros.

Días

Ahorro

1

$30.00

2

$60.00

3

$90.00

4

$120.00

5

$150.00

6

$180.00

7

$210.00

8

$240.00

9 10

$270.00 $300.00

11

$330.00

12

$360.00

13

$390.00

14

$420.00

15

$450.00

8.2 Con base en el plano cartesiano: 8.2.1 ¿Cuánto habrá ahorrado Rosalía hasta el día 7?

De acuerdo al plano cartesiano, en el día 7 Rosalía lleva ahorrado:

$210.00

10

 

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Módulo

12

8.2.2 ¿Cuál fue el total de su ahorro durante los 15 días?

De acuerdo al plano cartesiano, Rosalía a ahorrado en 15 días:

$450.00

8.2.3 ¿En qué día pudo haber cubierto el total de los gastos?

De acuerdo al plano cartesiano, Rosalía pudo cubrir el total de sus gastos en el:

Día 13

9. Responde las preguntas siguientes sobre el electromagnetismo y las matemáticas: 9.1 Redacta en mínimo 5 renglones ¿Cuál es la importancia de las matemáticas en el estudio de fenómenos electromagnéticos?

“Cuando los fenómenos electromagnéticos no son controlados, hay que aplicar fórmulas  para su predicción como lo son las tormentas, los tornados, etc., cuando es controlado las matemáticas te ayudan a crear dispositivos para almacenarlos o disminuirlos como lo son las bobinas, capacitores o transformadores, entre otros, permitiendo así lograr estudiar estos fenómenos, es por eso que las matemáticas son de suma importancia en el estudio de los fenómenos electromagnéticos.” 

9.2 Menciona en 5 renglones ¿Cuál ley electromagnética utilizas más en tu vida diaria? ¿por qué?

“Yo creo que son varias las leyes que utilizo a diario, ya que la ley de Coulomb, la ley de Ohm y la de Faraday son las encargadas de la fabricación de dispositivos eléctricos (como lo son la tv, dispositivos inteligentes, la luz, el microondas, entre otros), en los motores para calcular el voltaje máximo o mínimo para el alcance de frecuencia, en las pilas para el diseño de al alma mace cenam namie ient nto o y su volt voltaj aje e opti optimo mo,, as asíí como como en la regu regula laci ción ón de volt voltaj aje e que que se administra en casa y su interior.” 

11

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