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:

	________________________________
	________________________________
	________________________________

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.

Faradios. ( )
Newton. ( )
Celsius. ( )

Son muy buenos conductores de calor.

Los materiales plásticos. ( )
Los materiales cerámicos. ( )
Los metales. ( )

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

Convección.
Radiación.
Conducción.

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

Caloría.
Temperatura.
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:

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Energía en la naturaleza

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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Uno de los inventos que revolucionó la sociedad fue la máquina de vapor. Seguramente, sin dicho dispositivo la era industrial no habría llegado y los trabajos serían más rudimentarios que en la actualidad. Su principio es sencillo, el vapor generado por el agua en ebullición produce trabajo que es empleado por una máquina.

Historia de la máquina de vapor

A través de la historia, una gran cantidad de registros han considerado a diferentes nombres como autores de la máquina de vapor. Sin embargo, todos concuerdan que el modelo de máquina de vapor que dio origen a la Revolución Industrial fue patentado por James Watt en 1769, aunque no es atribuible a él la idea original.

En el año 1757, Watt abrió un negocio de venta de instrumental matemático en la Universidad de Glasgow en donde estuvo en contacto con muchos científicos de la época y se interesó por las máquinas de vapor. En ese período se dio cuenta que los dispositivos existentes desperdiciaban grandes cantidades de energía y se concentró en solucionar dicho problema.

Una de las mejoras que realizó fue la invención del condensador o cámara de condensación que permitía un mayor rendimiento. De igual forma creó un mecanismo que permitía convertir el movimiento rectilíneo de la máquina en giratorio y con ello su invento podía ser usado para diversos fines como en bombas y locomotoras.

La versatilidad y el rendimiento del modelo patentado por Watt representaron un cambio para la sociedad a través de la Revolución Industrial.

Unidad en su honor

James Watt, además de sus innovaciones en la máquina de vapor, realizó otros aportes. Su legado hizo que lo distinguieran con una unidad del Sistema Internacional de Unidades que lleva su nombre: el vatio (W) que expresa potencia y en inglés se pronuncia Watt.

James Watt nació en Escocia el 19 de enero de 1736 y perteneció a sociedades científicas como Royal Society.

Partes de una máquina de vapor

Carbón: mineral usado como fuente de energía.

Cámara de combustión: depósito donde se quema el carbón para generar una reacción de combustión que transfiere calor a la caldera.

Caldera: depósito hermético en donde se ubica el fluido de trabajo de la máquina de vapor, generalmente es agua. El agua contenida se encuentra sometida a altas temperaturas que originan un cambio de estado en donde pasa del estado líquido al gaseoso (vapor de agua).

Pistón: se encuentra ubicado dentro de un cilindro y es accionado por el movimiento del vapor. Describe un desplazamiento rectilíneo.

Mecanismo de biela y manivela: permite transformar el movimiento rectilíneo generado por el pistón en movimiento rotatorio.

Rueda de transmisión: es accionada por el mecanismo de biela y manivela, su movimiento es empleado para diversos fines en conjunto con otros dispositivos, como un rotor en el caso de algunos generadores eléctricos.

Funcionamiento

La máquina de vapor permite convertir la energía térmica procedente del vapor de agua en energía mecánica. Es por ello, que se ubica dentro de la clasificación de motor de combustión externa porque el proceso de combustión se lleva a cabo fuera de la máquina.

El ciclo de trabajo de estas máquinas se realiza en dos etapas:

Una caldera cerrada herméticamente calienta el agua para generar vapor que se desplaza dentro de un cilindro. El movimiento del vapor empuja un pistón que describe un movimiento rectilíneo hacia adelante y hacia atrás. Por medio de un sistema de biela-manivela que se encuentra conectado al pistón, se convierte su movimiento en rotatorio que posteriormente es usado, por ejemplo, para accionar las ruedas de una locomotora de vapor.

Después de finalizar la carrera, el pistón regresa a su posición inicial y el vapor usado se expulsa.

Después del primer modelo de máquina de vapor ideado por Watt surgieron nuevas máquinas de vapor más eficientes como la rotativa, la de vapor de simple efecto o la de doble efecto.

Energía usada

A comienzos del siglo XX, durante la Revolución Industrial, el combustible por excelencia era el carbón, energía predilecta en el mundo para ese entonces. Las máquinas de vapor eran muy populares y empleaban carbón para calentar el agua en las calderas. Para la época, este combustible fósil era barato y de fácil acceso. Sin embargo, con la aparición del motor de combustión interna, las máquinas de vapor comenzaron a caer en desuso y con ello el empleo de carbón, que había sido desplazado por una fuente de energía más eficiente: el petróleo.

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CAPÍTULO 3 / EJERCICIOS

FUERZAS Y ENERGÍAS

Fuentes y CLASES DE ENERGÍA

1. Define los siguientes tipos de energía:

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

Fuerza en máquinas simples

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

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

Corriente eléctrica y circuitos simples

1. Menciona cuatro ejemplos de materiales conductores y 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.

Calor y transferencia de energía

1. Completa las siguientes oraciones:

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

Las pilas

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

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

Energía en la naturaleza

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

Máquina de vapor

Historia de la máquina de vapor

Partes de una máquina de vapor

Funcionamiento