martes, 1 de marzo de 2011

ESTATICA PARA 3º

Estática

Definición:

       Es la parte de la mecánica física que se ocupa del equilibrio de los sistemas de fuerzas.

FUERZA

       Es toda acción capaz de producir o modificar un movimiento. Es una magnitud vectorial.

Unidad de Fuerza

       Es el Kilogramo Fuerza (Kg o Kgf): peso del kilogramo patrón depositado en la oficina internacional de medidas ( Sevres - Francia), a nivel del mar y 45º latitud, construido en aleación de Platino-Iridio. En el Sistema Métrico Legal Argentino (SIMELA), la unidad de fuerza es el Newton que equivale a 0.102 Kg.

Dinamómetros

        Son instrumentos utilizados para la medición de fuerzas, basados en las propiedades elásticas de los cuerpos. Los cuerpos elásticos son aquellos que una vez que ha cesado la fuerza que los deformó, recuperan su forma primitiva.
Estos cuerpos verifican la ley de Hooke que relaciona la fuerza de restitución con el estiramiento. Estos instrumentos se calibran con pesos conocidos.

Representación gráfica de una fuerza

       Las  fuerzas  se  representan  por  medio  de  vectores.   Un  vector  es  un segmento orientado caracterizado por: punto de aplicación, dirección, sentido, módulo o intensidad.


Se puede deducir:
1-    Si corremos un mueble y cambiamos de lugar un lápiz apoyado sobre la mesa, realizamos esfuerzos distintos. Lo que diferencia fundamentalmente estas dos fuerzas es su intensidad.
2-   Si elevamos un cuerpo y corremos otro apoyado sobre una superficie, las fuerzas aplicadas tendrán distintas direcciones.
3-   Si corremos un mueble por uno de sus costados y luego por el costado opuesto, aplicando fuerzas de igual intensidad, podemos llevar el mueble a su posición inicial. Las dos fuerzas aplicadas tienen sentido contrario.
4-   En cada ejemplo anterior la fuerza fue aplicada en un punto determinado: punto de aplicación.

       Para representar una fuerza, primero hay que elegir la escala adecuada, en función del espacio disponible para representarla. Por ejemplo, en la representación de arriba se ha representado una fuerza de 40 Kgf tomando como escala 10 Kg = 1 cm.

Equilibrio de fuerzas

       Dos fuerzas aplicadas a un mismo punto se equilibran cuando son de igual intensidad, misma dirección y sentidos contrarios.

SISTEMAS DE FUERZAS

       Un sistema de fuerzas es un conjunto de fuerzas que actúan sobre un mismo cuerpo. De acuerdo a la disposición de las fuerzas, podemos encontrar distintos tipos de sistemas:

Colineales---- de igual sentido
              ---- de sentido contrario

Paralelas---- de igual sentido
            ----- de sentido contrario

Sistemas de Fuerzas Colineales

       Son fuerzas colineales aquellas cuyas rectas de acción son las mismas. Estas pueden ser de igual sentido o de sentido opuesto.

 

De igual sentido:

Un ejemplo de este tipo de sistema es el caso de una persona empujando un carro que es tirado de adelante por otra persona.                                                                                     


  

De sentido contrario:                                             

También puede interpretarse la resta de fuerzas colineales como la suma de dos fuerzas de sentido contrario.
        Un ejemplo de este tipo de sistema es el caso de dos o más personas tirando de una misma soga  pero en sentidos contrarios (cinchada).
                                                      

Sistemas de Fuerzas Paralelas

       Se denominan así a aquellas fuerzas cuyas rectas de acción son paralelas entre sí. Pueden ser de igual o distinto sentido.

Fuerzas paralelas de igual sentido

      La resultante de un sistema de dos fuerzas paralelas de igual sentido cumple con las siguientes condiciones:
              a) Es paralela y del mismo sentido que las componentes.
              b) Su intensidad es igual a la suma de las intensidades de las componentes.
              c) Su punto de aplicación divide al segmento que une los puntos de aplicación de ambas fuerzas en dos partes inversamente proporcionales a las intensidades de las fuerzas adyacentes (Relación de Stevin).

Método Gráfico: para obtener gráficamente la resultante de un sistema de fuerzas paralelas de igual sentido, se representa F1 a continuación y sobre la recta de acción de F2 (F'1) y F2 a continuación y sobre la recta de acción de F1 (F'2). La resultante del sistema pasará por el punto intersección de las rectas que unen el extremo de F'1 con el punto aplicación de F'2 y viceversa
Un ejemplo de este tipo de sistema es el caso de dos caballos que arrastran una misma carreta.

Fuerzas paralelas de sentido contrario

       La resultante de un sistema de dos fuerzas paralelas de sentido contrario cumple con las siguientes condiciones:
              a) Es paralela a ambas fuerzas y del mismo sentido de la mayor.
              b) Su intensidad es igual a la diferencia de las intensidades de las componentes.
        c) Su punto de aplicación es exterior al segmento que une los puntos de aplicación de ambas fuerzas, situado siempre del lado de la mayor y determina dos segmentos que cumplen con la relación de Stevin.
Método Gráfico: para obtener gráficamente la resultante de un sistema de fuerzas paralelas de sentido contrario (F1 < F2), se representa F1 sobre el punto de aplicación de F2 ( F'1), con sentido contrario a F1 ,y F2 sobre el punto de aplicación de F1 (F'2) con igual sentido que F2. La resultante del sistema pasará por el punto intersección de las rectas que unen los puntos de aplicación de F'1 y  F'2 y los extremos de ambas.
Un ejemplo de este tipo de sistema es el caso de la fuerza ejercida sobre una llave cruz.

Sistemas de Fuerzas Concurrentes

       Son fuerzas concurrentes aquellas cuyas rectas de acción pasan por un mismo punto. Por ejemplo, dos barcazas arrastrando un barco:

Resultante de un sistema de fuerzas concurrentes

       Es una fuerza que al estar aplicada al cuerpo, produce el mismo efecto que todo el sistema. Denominamos equilibrante a la fuerza necesaria para equilibrar un sistema.
Un sistema está en equilibrio cuando se halla en reposo o con movimiento rectilíneo uniforme (moviéndose con velocidad constante). A la obtención de la resultante de un sistema de fuerzas se lo denomina composición de fuerzas.

 

Regla del Paralelogramo

         Dadas dos fuerzas concurrentes, su resultante es igual a la diagonal del paralelogramo que resulta de trazar las paralelas a cada fuerza, por el extremo de cada vector, tal como se muestra en la siguiente figura:

Regla del Polígono

         Este método consiste en trasladar la fuerza F2 a continuación de F1. con la misma dirección y sentido, y así sucesivamente con el resto de las fuerzas. La resultante del sistema se obtiene trazando el vector que une el punto de aplicación de F1 con el extremo del vector correspondiente a la última fuerza trasladada:                                                                                                      

                                                             
TRABAJO PRACTICO N°
EJERCITACION:
1)- Calcular analítica y gráficamente, la resultante de los siguientes sistemas de fuerzas:
            a]- F1 = 500 N   y  F2 = 800 N
                        i) colineales de igual sentido                                  v) concurrentes con a = 30º
                        ii) colineales de sentido contrario.              vi) concurrentes con a = 45º
                        iii) paralelas de igual sentido.                                 vii) concurrentes con a = 60º
                        iv) paralelas de sentido contrario.
            b]- F1 = 400 N , F2 = 300 N , F3 = 500 N           (solo gráficamente) 
                        i) concurrentes con a12 = 38º y a23 = 56º       ii) concurrentes con a12 = 45º y a23 = 80º
Rtas: a) i)iii) 1300 N; ii)iv) 300 N; v) 1258,10 N; vi) 1206,52 N; vii) 1135,78 N

                                          
                                                                                                                

martes, 22 de febrero de 2011

MAQUINAS SIMPLES Y CUPLA PARA 3º

MÁQUINAS SIMPLES

          Son dispositivos o herramientas que realizan trabajo, basadas en el concepto de momento de fuerzas.

Palancas

          Un cuerpo rígido con un punto de apoyo fijo "o" sometido a la acción de dos fuerzas P y R que tienden a hacerlo girar, constituye una palanca. La condición de equilibrio establece que el momento de la potencia P respecto del punto de apoyo "o" debe ser igual al momento de la resistencia R respecto del mismo punto.

          Hay tres tipos de palanca según la posición relativa de P, R y "o":


MP = MR
P x bp = R x br

            Se define la multiplicación de la palanca ( d ) como el cociente entre el brazo de potencia y el brazo de resistencia,
d = bp / br

Ejemplos de palancas:
·        1º género: pinza, tijera, sube y baja.
·        2º género: carretilla.
·        3º género: caña de pescar.

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Ej.1: Calcular la fuerza necesaria para levantar dos bolsas de arena de 50 kgf c/u mediante los siguientes dispositivos:
a)     Una carretilla de 2 m de largo en la cual el centro de la caja se encuentra a 50 cm de la rueda.
b)     Una tabla de 2.4 m de largo apoyada sobre una piedra a modo de palanca de primer género si la piedra se encuentra a 30 cm del extremo donde están las bolsas.      

Ej.2: ¿Qué cantidad de ladrillos de 250 g c/u podrá llevar un obrero en una carretilla de 16.5 kgf con una fuerza máxima de 75 kg  sabiendo que la longitud de la carretilla es de 1,5 m y el centro de la caja se encuentran a 60 cm del eje de la rueda?.
Rta:684 ladrillos

Ej.3: ¿ Qué fuerza se deberá realizar para levantar un automóvil de 950 kg con un gato (crique) sujeto a 5 cm del zócalo con una palanca de 50 cm?
Rta: 95 kgf





MOMENTO DE UNA FUERZA


Se llama momento de una fuerza a la capacidad de dicha fuerza para producir un giro alrededor de un punto.  Cuando empujas una puerta, ésta gira alrededor de las bisagras. Pero en el giro de la puerta interviene tanto la intensidad de la fuerza como la distancia de la fuerza a la línea de las bisagras. 

El momento de una fuerza  es igual al producto de la intensidad de la fuerza por la distancia desde el punto de aplicación de la fuerza hasta el eje de giro.     M = F´d




Resolver:

 1) Determinar la intensidad de la fuerza F4


 


2-Con los datos del croquísta, indique a que distancia estará la fuerza F2.






sábado, 5 de febrero de 2011

EJERCICIOS DE ESTATICA PARA 3º

ESTATICA. EJERCICIOS


1- Calcula analíticamente y gráficamente la resultante de las siguientes fuerzas colineales de igual sentido:
a)  2N,  5N hacia la derecha         c) 4N,  6N hacia la izquierda        e) 3N,  5N hacia la izquierda         
b)  6N,  8N hacia arriba                d) 12N,  20N hacia la derecha        f) 30N,  20N hacia abajo     

2-  Calcula analíticamente y gráficamente la resultante de las siguientes fuerzas colineales de sentido contrario. La primera actúa hacia la derecha y la segunda actúa hacia la izquierda.
a)  2N,  5N.          b) 4N,  6N.          c) 3N,  5N.          d) 6N,  8N.          e) 12N,  20N.        
 f) 30N,  20N,    

3- Siete niños divididos en dos bandas tiran de los extremos de una soga dispuestos tres de un lado y cuatro del otro. En el primer bando los niños ejercen fuerzas de 35 kgf, 40kgf y 50 kgf cada uno, mientras que en el otro las fuerzas ejercidas son de 18 kgf, 23kgf y 81 kgf. Que banda gana y con que fuerza arrastra a los otros?

4- Tres hombres deben mover un camión tirando de una soga. Si las fuerzas ejercidas son de 80 kgf, 78 kgf y 110 kgf. Cual es la fuerza actuante sobre el movil?

 
5- Calcula gráficamente la resultante de las siguientes fuerzas concurrentes. Método paralelogramo.
a)  2N,  5N con ángulo de 30o.      b) 4N,  6N con ángulo de 40o.    c) 3N,  4N con ángulo de 50o.      

6-  Calcula la resultante de las siguientes fuerzas paralelas que actúan en el mismo sentido. La primera a la izquierda y la segunda a la derecha
a) 8N  y 12N separadas 5cm.          c) 25N  y  15N separadas 4cm.   e) 4N  y  6N separadas 3cm.
b) 10N  y  14N separadas 6cm.     d) 20N  y  30N separadas 5cm   f) 3N  y  9N separadas 2.5cm.

7-  Calcula la resultante de las siguientes fuerzas paralelas que actúan en sentidos contrarios. La primera arriba, izquierda y la segunda abajo derecha
a) 6N  y 4N separadas 6cm.          c) 5N  y  10N separadas 5cm.      e) 7N  y  9N separadas 4cm.
b) 12N  y  14N separadas 4cm.     d) 2N  y  5N separadas 3cm.          f) 6N  y  9N separadas 3cm

8- Calcular analíticamente la resultante de las siguientes fuerzas concurrentes. Por el método paralelogramo y poligonal.
a- 15 N                                 b- 80N                   c- 550N                     d- 1500N
    20 N                                     40N                       750N                          500 N
    10 N                                     100N                     250 N                         2000 N
                                                                               450 N                          100

miércoles, 29 de diciembre de 2010

Física y Química: EXPERIENCIAS DE LABORATORIO PARA ESCUELAS

Física y Química: EXPERIENCIAS DE LABORATORIO PARA ESCUELAS: " &nbsp..."

VER CADA IMAGEN COMO VINCULO

EXPERIENCIAS DE LABORATORIO PARA ESCUELAS


                                                   CROMATOGRAFIA

Para realizar nuestro experimento necesitamos papel de filtro de cafetera (por ejemplo), unos rotuladores de colores, un vaso con agua, sal y alcohol.

Montaje:
Recortamos un trozo de papel de filtro y dibujamos en el centro una mancha de tinta con uno de los rotuladores. Luego hacemos un agujero en el centro del papel de filtro y por él metemos un tubito de papel de filtro. Por último ponemos el papel sobre el vaso con agua, de manera que el extremo del tubito quede dentro del agua.

El agua sube por el tubito de papel y llega a la mancha de tinta. Al desplazarse por el papel de filtro el agua arrastra la tinta formando unas franjas de colores
.


Se puede repetir el experimento utilizando agua con sal (siguiente imagen) o alcohol.


Explicación:
La cromatografía es una técnica de separación de sustancias que se basa en las diferentes velocidades con que son arrastradas cada una de ellas a través de un medio poroso por un disolvente en movimiento.
A medida que el agua (el disolvente) va desplazándose por el papel de filtro (el medio poroso), arrastra consigo los pigmentos que contiene la mancha de tinta. Como no todos son arrastrados con la misma velocidad, al cabo de un rato se forman unas franjas de colores que corresponden a los componentes de la tinta del rotulador.

                                             REACCION QUIMICA

Materiales: zumo de limón, un pincel, una hoja de papel y una vela.

Para dibujar sobre la hoja de papel usamos zumo de limón diluido en agua.
Terminado el dibujo, esperamos unos minutos a que se seque el zumo de limón.
Al secar completamente el zumo de limón se vuelve invisible.

Por último, calentamos la hoja de papel acercándola a la llama de una vela.
En unos segundos se hace visible nuestro dibujo.

Precaución: Es necesario mover continuamente la hoja de papel para evitar que se queme.

Explicación
Al calentar el zumo de limón se oxida y se vuelve de color marrón.
Esta técnica se puede emplear para ocultar mensajes (tinta invisible)

                                       MEZCLAS DE VOLUMENES IGUALES

Para realizar nuestro experimento necesitamos un par de vasos (mejor si son largos), agua y alcohol. Necesitamos marcar el nivel del agua y del alcohol en la superficie de los vasos. Podemos usar, por ejemplo, un rotulador.

Si mezclamos dos volúmenes iguales de agua el volumen resultante es la suma de los dos volúmenes: 1+1 = 2
Pero si mezclamos volúmenes iguales de agua y alcohol el resultado es sorprendente: el volumen final de la mezcla es menor que la suma de los dos volúmenes y se liberan burbujas en el interior del líquido.

Al mezclar las dos sustancias se produce una unión entre las moléculas (puente de hidrógeno) y disminuye el volumen. También se desprende energía que calienta la disolución. Si tocamos con la mano el vaso notaremos el incremento de temperatura.
Por último, el aumento de temperatura de la mezcla provoca una disminución de la solubilidad del oxígeno disuelto que escapa en forma gaseosa (las burbujitas)

REACCION QUIMICA
Material:
· Bicarbonato de sodio
· Vinagre
· Un vaso
· Cerillas
· Una vela
Montaje:
1. Coloca en un vaso un poco de vinagre (tres o cuatro centímetros)
2. Añade un poco de bicarbonato de sodio. Se desprenden muchas burbujas.
3. Si metemos una cerilla encendida en el vaso se apagará al instante.
4. Si inclinamos el vaso sobre una vela, sin derramar el vinagre, veremos que la vela se apaga.




Explicación:
La reacción química entre el bicarbonato de sodio y el ácido del vinagre produce un gas llamado dióxido de carbono. Este gas es más pesado que el aire por lo que permanece en el vaso desplazando el aire contenido en el vaso.
Al meter la cerilla en el vaso se apaga por la falta de oxígeno (necesario para la combustión). Cuando inclinamos el vaso sobre la vela esta se apaga porque el dióxido de carbono, al caer sobre la vela, desplaza el oxígeno que mantiene la combustión.
                                                      FUERZA ATMOSFERICA
Para realizar nuestro experimento necesitamos una regla de plástico y una hoja de papel de periódico.




En primer lugar coloca la regla sobre una mesa de manera que sobresalga un poco. Si dejamos caer un objeto pesado sobre el extremo que sobresale vemos que la regla cae de la mesa.

Repetimos ahora el experimento colocando una hoja de papel de periódico extendida sobre la parte de la regla que está en la mesa. Si dejamos caer ahora el mismo objeto sobre la parte que sobresale vemos que la regla no llega a caer al suelo.

¿Qué detiene la regla?¿Una mano invisible o el peso de una hoja de papel de periódico?

La respuesta correcta es la presión y la fuerza ejercida por la atmósfera (un océano invisible que rodea la Tierra) sobre la hoja de papel de periódico.

PROPIEDADES DE LA MATERIA PARA 2º

APARATO PARA DESTILACION. FAC. DE FCIA Y BIOQUIMICA