CAPÍTULO 3 / EJERCICIOS

FUERZAS Y ENERGÍAS

Fuentes y CLASES DE ENERGÍA

1. Define los siguientes tipos de energía:

Energía térmica:

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Energía química:

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Energía radiante:

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Energía nuclear:

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Energía eléctrica:

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2. Menciona cuatro ejemplos donde estén presentes la energía potencial y la energía cinética:

Energía potencial Energía cinética
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fuerza en máquinas simples

1. Identifica en las siguientes imágenes el tipo de palanca, dependiendo de la carga y el esfuerzo empleado:

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________________________________
________________________________

2. Identifica cuáles de los siguientes enunciados son verdaderos (V) y cuáles son falsos (F). Justifica todas las respuestas.

  • Una fuerza se define como la acción de un cuerpo en otro cuerpo. Se aplica a través de un contacto directo o mediante una acción remota. (  )

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  • Un plano inclinado es una superficie plana sin elevaciones. Se necesita mayor fuerza para mover un objeto hacia arriba a lo largo de un plano inclinado que para levantarlo en línea recta. (  )

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  • El momento es la tendencia de una fuerza a mover un cuerpo hacia arriba sin necesidad de apoyo. Para que se desarrolle un momento, la fuerza debe actuar lejos del cuerpo de tal manera que éste no se mueva. Esto ocurre cada vez que se aplica una fuerza en uno de los extremos del cuerpo.(  )

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  • Las palancas cotidianas impiden realizar tareas que serían demasiado pesadas o engorrosas.(  )

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  • Un sistema de fuerzas consiste en aplicar una única fuerza sobre un cuerpo de tal manera que éste experimente un movimiento.(  )

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Corriente eléctrica y circuitos simples

1. Menciona cuatro ejemplos de materiales conductores y materiales aislantes:

Materiales conductores Materiales aislantes
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. A continuación se presentan diferentes definiciones referentes a la corriente eléctrica y los circuitos simples. Escribe el nombre que corresponde a cada una.

  • _____________________: es la fuente de alimentación o de poder dentro de un circuito simple.
  • _____________________: es una parte básica de la naturaleza y una de las formas de energía más utilizadas por el ser humano.
  • _____________________: son extremadamente pequeños, su masa es casi 1000 veces más pequeña que la de un protón.
  • _____________________: son materiales que impiden el libre flujo de electrones de átomo a átomo y de molécula a molécula.
  • _____________________: ocurre simultáneamente con el trueno.
  • _____________________: se produce porque el aire dentro de la iluminación del rayo se calienta tanto que se transforma en plasma durante un corto período de tiempo.
  • _____________________: son materiales que permiten que los electrones fluyan libremente de una partícula a otra.

Calor y transferencia de energía

1. Completa las siguientes oraciones:

  • La conducción ocurre cuando dos objetos a ______________ temperaturas entran en contacto. El calor fluye desde el calentador al objeto más frío hasta que ambos se encuentren a la misma __________________.
  • La ley de la conservación de la _____________ es una ley física que establece que la _______________ no puede ser _________ o destruida, sino que puede ____________ de una forma a otra. Otra manera de establecer esta ley es decir que la energía total de un sistema aislado permanece _______________ o se conserva dentro de un marco de referencia dado.
  • La ___________________ es el estudio de la transferencia de calor y los cambios que resultan de ella.
  • El ___________ es energía transferida entre sustancias o sistemas debido a una _________ de temperatura entre ellos.
  •  La ______________ es una medida objetiva de qué tan caliente o frío es un objeto; es un medio de determinar la energía ____________ contenida dentro del sistema. Se puede medir con un __________ o un calorímetro.

2. Marca con una cruz (X) la respuesta correcta.

Es la escala más común para medir la temperatura.

  1. Faradios. (  )
  2. Newton. (  )
  3. Celsius. (  )

Son muy buenos conductores de calor.

  1. Los materiales plásticos. (  )
  2. Los materiales cerámicos. (  )
  3. Los metales. (  )

Es un método de transferencia de calor que no depende de ningún contacto entre la fuente de calor y el objeto calentado.

  1. Convección.
  2. Radiación.
  3. Conducción.

Es la denominación de la cantidad de calor requerida para aumentar la temperatura de una sustancia en una cantidad determinada.

  1. Caloría.
  2. Temperatura.
  3. Calor específico.

Las pilas

1. Describe brevemente cuáles son las partes de una pila y cómo funcionan.

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2. Describe tres métodos empleados para el tratamiento y manejo de pilas usadas:

a)

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b)

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c)

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Energía en la naturaleza

  1. Observa, completa y explica el siguiente diagrama de la energía.

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2. Explica con tus propias palabras cuáles son los problemas más comunes de los ecosistemas agrícolas.

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La electricidad

El término “electricidad” deriva del griego electrón, que significa “ámbar”, y con este nombre se ha designado a todos los fenómenos físicos relacionados con la atracción de cargas negativas o positivas y resultantes de la presencia y flujo de una corriente eléctrica. Esto se debe a que Tales de Mileto, antiguo científico y pensador griego, comprobó que si se frotaba una varilla de ámbar con lana o piel, ésta atraía objetos ligeros que volaban y se adherían a él. Ahora bien, para explicar adecuadamente la mayoría de los fenómenos asociados, debemos incluir lo que se entiende como “magnetismo”. De esta manera, podremos entender el significado de los campos magnéticos, el origen de los rayos que tanto destacan en las tormentas y toda una amplia gama de aplicaciones industriales que conocemos en la actualidad.

La electricidad o energía eléctrica se produce porque la materia que nos rodea está formada por átomos que constan, a su vez, de protones, neutrones y electrones. Los protones y electrones tienen, entonces, una propiedad que se conoce con el nombre de carga eléctrica; ésta puede ser de dos tipos:

• Los protones tienen carga eléctrica positiva.
• Los electrones tienen carga eléctrica negativa.

Normalmente, los átomos de los cuerpos tienen tantos protones como electrones, por lo que tendrán tantas cargas eléctricas positivas como negativas. Ahora bien, estas cargas se contrarrestan unas a otras para que el objeto resulte neutro. No obstante, los átomos pueden ganar o perder electrones y convertirse en iones. De esta forma, los cuerpos neutros pueden adquirir una carga eléctrica.

• Cuando los átomos ganan electrones, el cuerpo adquiere carga eléctrica negativa.
• Cuando los átomos pierden electrones, el cuerpo adquiere carga eléctrica positiva.

Un cuerpo electrizado está cargado positiva o negativamente porque ha perdido o ganado electrones. Por consiguiente, la carga eléctrica es una magnitud física, medible y cuantificable.

La electricidad se puede trasmitir de un punto a otro, conduciéndola a través de distintos objetos o materiales. En otras palabras, las cargas eléctricas pueden desplazarse de un cuerpo a otro dando lugar a lo que se denomina “corriente eléctrica”, que consiste en el desplazamiento ordenado de cargas eléctricas, normalmente electrones. Para que se produzca una corriente eléctrica se necesitan:

• Por una parte, cargas que puedan moverse, que pueden ser electrones, o cualquier otra especie con carga; por ejemplo, los iones, tanto positivos como negativos, originan corrientes eléctricas.
• Sustancias conductoras por donde puedan desplazarse las cargas móviles, sean sólidas, líquidas o gaseosas.
• Finalmente, generadores y/o dispositivos que, manteniendo el desequilibrio de cargas y aportando la energía necesaria, consiguen el movimiento de dichas cargas. Son generadores las máquinas que existen en las centrales eléctricas, las dínamos que dan luz a una bicicleta o las pilas que permiten el funcionamiento de una linterna.

Si falta alguno de estos elementos, la corriente eléctrica no podrá mantenerse en un circuito. Así, cuando una pila se agota, ya no es capaz de transportar electrones desde sus bornes –éstos son las partes metálicas de una máquina o dispositivo eléctrico donde se produce la conexión con el circuito eléctrico exterior al mismo–; la corriente se interrumpe en el circuito.

En los materiales llamados conductores existen partículas con carga eléctrica que pueden desplazarse. Así pues, los metales son buenos conductores de corriente eléctrica porque disponen de electrones que pueden moverse con libertad a lo largo del metal. Los mejores conductores son la plata, el cobre, el oro, el aluminio, el hierro y el plomo. En otros materiales, llamados aislantes, las cargas no pueden moverse con libertad, por lo que no se produce una corriente eléctrica. La madera, la goma, el plástico y el vidrio son buenos aislantes porque en ellos no hay cargas eléctricas que tengan libertad para moverse a lo largo del material.

LA ELECTRICIDAD EN EL HOGAR

El uso de la electricidad en la vida moderna es imprescindible. Difícilmente una sociedad puede concebirse sin el uso de la electricidad. De este modo, y a través de la tecnología, la industria eléctrica ha puesto a disposición de las personas el uso de artefactos eléctricos que facilitan las labores del hogar, haciendo la vida más placentera.

Las máquinas o artefactos eléctricos que nos proporcionan comodidad en el hogar, ahorro de tiempo y disminución en la cantidad de quehaceres, se denominan electrodomésticos. Entre los más utilizados pueden citarse la cocina eléctrica, el refrigerador, la tostadora, el microondas, la licuadora y el lavarropas. Existe también otro tipo de artefactos que nos proporcionan entretenimiento y diversión, y que son también herramientas de trabajo y fuentes de información: el televisor, el equipo de sonido, los videojuegos, las computadoras, etc.

LA ELECTRICIDAD EN LA INDUSTRIA

Con todo, la necesidad de aumentar la producción de bienes a un mínimo costo obligó a reemplazar la mano de obra por maquinarias eficientes. Esto pudo llevarse a cabo en forma masiva a raíz del desarrollo de los motores eléctricos. Por ejemplo, en una empresa de bebidas gaseosas podemos observar como las correas transportadoras llevan las botellas a las máquinas tapadoras para ser llenadas y luego son transportadas para ser empacadas; estas máquinas necesitan energía eléctrica para su operación.

LA ELECTRICIDAD EN LA COMUNIDAD

Por otra parte, la electricidad en la comunidad se manifiesta a través del alumbrado público en plazas, parques, autopistas, túneles y carreteras, con el fin de proporcionar seguridad y visibilidad a los peatones y mejor desenvolvimiento del tráfico automotor en horas nocturnas; los semáforos en la vía pública permiten regular y controlar el flujo de vehículos. También en los medios de comunicación apreciamos la importancia de la electricidad, ya que el funcionamiento de la radio, televisión, cine, la emisión de la prensa, entre otros, depende en gran parte de este tipo de energía.

Por lo demás, desde que la electricidad fue descubierta, siempre estuvo al servicio de la medicina a través de los distintos instrumentos y máquinas usadas en esta área (equipos para radiaciones de cobalto, equipos de rayos X, equipos para tomografías, equipos para electrocardiogramas), y ha contribuido a numerosos avances en la ciencia e investigación.

Además, diversas herramientas y maquinarias que funcionan con electricidad son empleadas en nuestra comunidad para reparar o acondicionar nuestras urbanizaciones.

FUENTES DE ENERGÍA EN LA NATURALEZA

En la naturaleza encontramos la electricidad atmosférica, que se manifiesta a través del rayo. Este fenómeno natural contiene gran carga eléctrica y al acercarse a la tierra se transforma en energía calórica y luminosa. Ya conocemos que las nubes están formadas por un número inmenso de pequeñas gotas de agua, que forman grandes masas suspendidas en el aire. El roce de una nube con otra, o con los picos de las grandes montañas, puede hacer que éstas adquieran una carga eléctrica extraordinaria.

La nube cargada de electricidad puede ejercer sobre otras nubes, o sobre las porciones más elevadas del suelo, fenómenos de influencia, haciendo que la atracción entre cargas opuestas produzca una descarga violenta. De este modo se produce el rayo, con la consiguiente manifestación de luminosidad, que es el relámpago, y el ruido producido por la rotura de las capas de aire, que constituye el trueno.

En la naturaleza existen diversas fuentes de energía y, para convertirlas en electricidad, es necesario crear el sistema apropiado para cada fuente. Estas fuentes de energía son de dos tipos: No Renovables, como el petróleo, el gas, el carbón, el uranio, y el plutonio, y Renovables, como el agua, la luz solar, el calor y viento, etc.

A modo de conclusión, podemos decir que, a pesar de no contar aún con la tecnología suficiente para aprovechar todo el caudal energético de la electricidad, vamos camino a ello.