Educación Física

 

EXAMEN PREVIO DE INTRODUCCIÓN A LA FÍSICA            4to                                    03/03/2021

·         Correo al que deben enviar la resolución del mismo:   m.euge930@gmail.com

·         Será entregado a las 15:30 hs y deben enviarlo a las 17:30 hs, y en un plazo máximo de 2 hs se hara  la devolución por parte del docente comunicando el resultado.

·         Todas las resoluciones que requieran de algún cálculo deben estar presentes en el examen

 

1)      Lee atentamente el artículo publicado por una revista y resuelve los siguientes ítems:

a-      ¿Qué tipo de energía transmite un rayo? Describe sus características.

b-      ¿Qué magnitudes físicas están expresas en  el texto? ¿Y en que unidades la medida fue expresada?

c-       Extrae del texto dichas magnitudes y  expresa esa misma medida en otra unidad

“Nuevo método para medir la energía de un rayo

Gracias a las fulguritas, que dejan los rayos en el suelo, los científicos analizan de rayos pasados

Cuando un rayo cae sobre la arena, se puede generar un tubo cilíndrico de vidrio, llamada fulgurita. Este fulgurita tiene un diámetro de aproximadamente 1,2 centímetros.

Florida, es a menudo reconocida como la "capital de los rayos de los Estados Unidos," es un gran lugar para estudiar la cantidad de energía liberada por el impacto de un rayo. Sólo hay que preguntárselo al profesor Matthew Pasek de la Universidad de Florida y su colega Marc Hurst, que han desarrollado un método único para medir la cantidad de energía gastada por un rayo (descarga de nube a tierra).

El equipo de Pasek y Hurst es el primero en investigar la energía de los rayos mediante el uso de la geología "después del hecho", en lugar de medir la energía durante la descarga.

Analizando la "arqueología" del rayo, los investigadores fueron capaces de medir la energía de un rayo que afectó a miles y miles de granos de arena de Florida de años atrás, y comentan que: "Cuando un rayo cae sobre la arena, se puede generar un tubo cilíndrico de vidrio llamado fulgurita, explicó Pasek." La estructura de la fulgurita, creado por la energía y el calor en la caída de un rayo, nos puede decir mucho acerca de la naturaleza de la descarga, sobre todo acerca de la cantidad de energía en un solo rayo".

El equipo reunió a más de 250 fulguritas, tanto recientes y antiguas. De las fulguritas de arena en el condado de Polk, Florida, un sitio que se cree que han registrado durante miles de años la caída de rayos, proporcionando una manera de medir la historia de los rayos, que hoy se llama el corredor I-4, una región cerca de Tampa y Orlando. Se analizaron las propiedades de las fulguritas, prestando especial atención a la longitud y la circunferencia de los cilindros de vidrio debido a la cantidad de la energía liberada que se revelan.

"Todo el mundo sabe que hay una gran cantidad de energía en un rayo, pero ¿cuánto?" Pasek explicó. "El nuestro es el primer intento de determinar la distribución de la energía del rayo asociado a las fulguritas y también es el primer conjunto de datos para medir el suministro de energía del rayo y su potencial dañino en la superficie de la tierra sólida."

De acuerdo con Pasek, la energía liberada por un rayo se mide en megajulios, también expresada como MJ / m.

"Por ejemplo, un solo megajulio es equivalente a alrededor de 200 calorías de alimentos, o la energía de microondas dejando actuar durante 20 minutos para cocinar los alimentos", explica.

"También puede ser comparado con el uso de la energía de una bombilla de 60 vatios si se deja durante unas cuatro horas. También es la misma que la energía cinética de un coche que viaja alrededor de 60 mph." Su investigación encontró que la energía producida por un rayo alcanzaba un máximo superior a 20 MJ / m.

Los investigadores también encontraron una manera de separar las descargas "normales" de las "anormales".

"Si bien hemos presentado un nuevo método para medir el rayo mediante el uso de rocas fosilizadas, también encontramos - por primera vez - de que la caída de los rayos sigue algo que se llama una" tendencia logarítmica normal ", explicó Pasek.

"Una tendencia logarítmica normal muestra que el más poderoso rayo sucede con más frecuencia de lo que se esperaría si se realiza una curva de distribución energética de rayos. Por lo que las grandes descargas de rayos son realmente muy grandes."

De acuerdo con Pasek, un rayo puede llevar a una tensión muy alta y calienta el aire a la temperatura a más de 30.000 ºK. Cuando un rayo cae sobre arena, tierra, roca o arcilla, la corriente fluye a través del objetivo y calienta el material por encima de su nivel de vaporización. El enfriamiento rápido produce la fulgurita.

De acuerdo con Pasek, quien es también un experto en astrobiología, geoquímica y cosmoquímica, un rayo cae sobre la Tierra alrededor de 45 veces por segundo, con 75 al 90 por ciento de descargas sobre masas de tierra.

"Aproximadamente una cuarta parte de estas descargas se producen de una nube a suelo, por lo que el potencial de formación de la fulgurita es grande, con hasta 10 fulguritas formadas por segundo a nivel mundial", dijo Pasek.

Su investigación no sólo sirve para proporcionar una forma de medir la inmensa energía de un rayo, sino también para ayudar a crear conciencia de los peligros planteados por las descargas potencialmente mortales.

Esta entrada se publicó en Noticias en 10 Ago 2016 por Francisco Martín León

 

2)      Ten en cuenta los conceptos de Energía y Trabajo y resuelve la siguiente cuestión:

En la física, la unidad estándar para medir la energía y el trabajo realizado es el joule, que se denota por el símbolo J. En física  1 joule es la energía que se transfiere cuando se aplica una fuerza de 1 newton sobre un objeto y lo desplaza una distancia de 1 metro.

Otra unidad de energía con la que tal vez te hayas encontrado es la kilocaloría. La cantidad de energía que contiene un alimento empaquetado típicamente está dada en calorías. Por ejemplo, una barra común de chocolate de 60 gramos contiene alrededor de 280 kilocalorías de energía. Una kilocaloría es la cantidad de energía que se necesita para elevar en 1º celsius la temperatura de 1 kg de agua.

Esto es igual a 4184 joules por kilocaloría, por lo que una barra de chocolate tiene 1,17 millones de joules o 1,17 MJ de energía almacenada. ¡Eso es un montón de joules!

¿Por cuánto tiempo debo empujar una caja pesada para quemar una barra de chocolate?

         Supongamos que nos sentimos culpables por comer una barra de chocolate; queremos averiguar cuánto ejercicio hay que hacer para compensar esas 280 kilocalorías extras. Consideremos una forma de ejercicio simple: empujar una caja pesada en una habitación, como puedes ver en la figura 1 que se muestra a continuación.

 

                                                               

  Al colocar una báscula de baño (balanza) entre nosotros y la caja, encontramos que podemos empujarla con una fuerza de 500 N. Mientras tanto, usamos un cronómetro y una cinta métrica para medir la velocidad, que resulta ser de 0,25 metros por segundo.

Entonces, ¿cuánto trabajo necesitamos hacer sobre la caja para quemar la energía otorgada por la barra de chocolate? segun La definición de trabajo, T, es:

                               T = F. d

El trabajo que necesitamos hacer para quemar la energía de la barra de chocolate es E = 280 Kcal ( es necesario pasar los Kcal a joules)

Por lo tanto, debemos mover la caja una distancia d, que es: ( despejando de la ecuación)

                            T = F . d    → T / F = d       →  d =  ……….       (reemplaza los datos en la ecuación y obtén un resultado)

              

Sin embargo, recuerda que nuestros cuerpos tienen una eficiencia aproximada de 25% para transferir la energía almacenada de un alimento en trabajo. La energía real que aprovecharemos será cuatro veces menor que el trabajo hecho sobre la caja. Así que solo necesitamos empujar la caja una distancia de 585 m, que es una longitud mayor a la de cinco campos de futbol americano. Siendo nuestra velocidad 0,25 m/s, esto nos tomará un tiempo de:

     V =  d/ t     →  despejando tiempo de la ecuacion  →    t = d/v    (reemplaza los datos en la ecuación y obtén un resultado)