Para aprobar a materia de Física e de Química en setembro:

 a)      Repasar todas as actividades e problemas realizados en clase

b)      Ler atentamente o libro de Física e de Química

c)      Realizar e entregar o día do exame os problemas representativos que se propón máis abaixo. Polo menos o 40% do exame de setembro estará constituído por algún problema semellante aos propostos.

d)      Consultar calquera dúbida no correo electrónico zorro_0072002@yahoo.es durante o verán,

Problemas representativos

Un ciclista, que percorre unha pista circular de 75 m de radio, parte do repouso e durante o primeiro minuto o módulo da súa velocidade varía co tempo segundo a lei: v= 0,25 · t, expresada en unidades do S.I. A partir dese instante, mantén constante a rapidez adquirida.

a) Que tipos de aceleración ten o ciclista e cal é o valor de cada un medio minuto logo de iniciado o movemento?

b) E cando leva circulando tres minutos?

c) Canto vale a aceleración total do ciclista en cada un dos instantes anteriores?

d) Que ángulo forman o vector aceleración e o vector velocidade en cada un deses instantes?

Análise detallada do enunciado

O movemento do ciclista ten dúas etapas: na primeira é acelerado, pois o módulo da velocidade varía (en concreto, aumenta co tempo), e na segunda é uniforme, pois se move con rapidez constante.

Aínda que o tempo está dado en minutos, para realizar os cálculos hai que expresalo en segundos (unidade de tempo no S.I.), pois así está expresada a lei da velocidade. as

Ten en conta que o valor dunha magnitude vectorial, como é a aceleración, é o seu módulo e que cando preguntan polo tipo de aceleración están preguntando se o móbil ten aceleración tanxencial, normal ou ambas á vez. Haberá que analizar se en cada un deses instantes a velocidade cambia de módulo e/ou de dirección.

Realiza un debuxo esquemático para cada unha das situacións expostas. O vector velocidade, que está na dirección da tanxente á circunferencia en cada punto, cambia continuamente de dirección; logo, o ciclista sempre experimenta aceleración normal. Só terá aceleración tanxencial na primeira etapa, pois é cando o módulo da velocidade aumenta.

 

Na linguaxe cotiá, o termo «aceleración» está mal utilizado, pois se refire exclusivamente a variacións do módulo da velocidade. Desde ese falso punto vista, o ciclista só tería aceleración durante a primeira etapa, pois é cando «acelera», e non a tería na segunda, pois o valor da velocidade non cambia. Pero cando se toma unha curva, que é o que fai o ciclista na pista circular, tamén hai aceleración, pois a velocidade cambia de dirección.

Se estamos no interior dun automóbil sabemos se ten ou non aceleración. Non notamos ningunha diferenza cando está parado ou cando se despraza en liña recta con velocidade constante, pois non hai aceleración en ningún caso. Pero sabemos cando frea, pois somos empuxados cara adiante, ou cando acelera, pois somos empuxados cara atrás, pero tamén cando toma unha curva, pois somos empuxados cara ao exterior dela.

Desde a fiestra dun rañaceos situada a 220 m de altura lánzase horizontalmente unha pequena bóla de aceiro cunha velocidade de 12 m/s e no mesmo instante lánzase verticalmente cara arriba unha pelota de golf cunha velocidade de 40 m/s, desde un punto situado no chan a 22 m do edificio na dirección en que se lanza a bóla. Calcula:

a) Cando se atopan ambos os corpos á mesma altura? A pelota de golf sube ou baixa nese instante?

b) Cal chega antes ao chan e onde se atopa o outro nese instante?

c) Con que velocidade hase de lanzar a bóla de aceiro para que choque coa pelota?

cvcv

Análise detallada do enunciado

Para estudar o cruzamento ou o choque de dous móbiles, aínda que pode usarse un sistema de referencia distinto para cada un, resulta máis práctico elixir o mesmo sistema para os dous, pois así saberemos se se produce un choque (se nalgún instante as coordenadas de ambos os corpos son iguais) ou un cruzamento (cando algunha das coordenadas coincide).

O sistema de referencia máis apropiado para a situación exposta é o que ten a orixe de coordenadas no pé da vertical desde a que se lanza a bóla de aceiro, tomando o semieixe E positivo cara arriba. Desta forma, a coordenada e de cada corpo coincide coa altura á que se atopa. A dirección do eixo X, situado horizontalmente, coincide co chan e o sentido positivo é o de lanzamento da bóla.

A bóla de aceiro, que chamaremos móbil 1 e cuxa traxectoria debuxaremos en azul, realiza un tiro horizontal; a pelota, que será o móbil 2 e virá debuxada en vermello, realiza un tiro vertical cara arriba. Como ambos os corpos inician o movemento no mesmo instante, a variable t, tempo transcorrido, ten o mesmo valor nas ecuacións de cada un deles. O debuxo seguinte representa de forma esquemática a situación exposta.

Un ascensor presenta as seguintes características: sobe e baixa en réxime de velocidade constante de 1 m/s; ata alcanzar devandita velocidade percorre 40 cm cando parte dunha planta e emprega a mesma distancia para deterse. A masa da cabina é de 660 kg e a carga máxima permitida son 540 kg. Calcula o valor da tensión do cable do ascensor nas distintas etapas do seu movemento cando leva unha carga de 300 kg.

a) Cal é a máxima tensión que debe soportar o cable se se cumpren as normas de seguridade?

b) Cal é o valor mínimo da tensión?

c) Cando se dan eses valores?

Análise dos resultados

Estes resultados son os obtidos por un observador situado fose do ascensor, que é un sistema de referencia inercial. Como vimos, cando o ascensor sobe ou baixa con velocidade constante, o valor da tensión coincide co do peso. Nas etapas aceleradas, a resultante ten a mesma dirección e o mesmo sentido que a aceleración. Pero tamén son os resultados que obtén alguén situado no interior do ascensor. Para este observador, o ascensor non se move e, xa que logo, a resultante das forzas sempre ha de ser nula. Cando o ascensor sobe ou baixa con velocidade constante, o sistema de referencia é inercial

e non hai forza de inercia; a resultante, que é a suma das forzas reais, peso e tensión, é nula e, xa que logo, a tensión ten o mesmo valor que o peso, como para o observador situado fose do ascensor. Cando o ascensor está acelerado, o sistema do observador do interior é non inercial; logo, ademais das forzas reais, peso e tensión, actúa tamén a forza de inercia, a que empuxa o contido do noso estómago cando o ascensor arrinca ou frea, sempre en sentido contrario á aceleración. A resultante destas tres forzas ha de ser nula. Así, cando o ascensor sobe acelerando, a forza de inercia é cara abaixo, pois a aceleración é cara arriba, e, xa que logo, a tensión ha de contrarrestar ao peso e á forza de inercia; é dicir, a tensión é maior que o peso, como ocorría para o observador que está fóra do ascensor.

Análise detallada do enunciado xz

Tanto a subida como a baixada constan de tres etapas ou movementos distintos:

a.      Na primeira etapa, marcada como S1 e B1 na figura inferior, o movemento é acelerado, pois o ascensor está inicialmente en repouso e tras percorrer 40 cm alcanza a súa velocidade de réxime, de 1 m/s. Nela, a aceleración é positiva, pois ten o mesmo sentido que a velocidade, tanto cando sobe acelerando (S1) como cando baixa acelerando (B1).

b.      Na segunda (S2 e B2) o movemento é uniforme, pois a velocidade do ascensor é constante e non ten aceleración.

c.      Na terceira, o movemento ha de ser decelerado para que o ascensor detéñase na planta solicitada. A aceleración é negativa, pois ten sentido contrario á velocidade, tanto ao subir freando (S3) como ao frear baixando (B3).

O sistema de referencia é distinto para a subida que para a baixada, pois sempre tomamos o semieje X positivo no sentido do movemento.

 

Para subir deslizando un corpo de 45 kg por un plano inclinado 30° coa horizontal tiramos del cunha corda que ao pórse tensa queda paralela ao plano inclinado. Se o coeficiente de rozamento entre o corpo e o plano vale 0,4, calcula o valor da tensión:

a) Para que o corpo suba cunha aceleración de 2 m/s2.

b) Para que suba con velocidade constante.

c) Que lle ocorre ao corpo se a corda rompe cando sobe cunha velocidade de 10 m/s?

Análise detallada do enunciado

Sobre o corpo actúan diversas forzas debidas ás interaccións que se dan na situación exposta. Estas forzas son:

·         A tensión da corda, T, que tira do corpo cara arriba.

·         O peso de corpo, P, pois supomos que o plano inclinado está preto da superficie terrestre e prodúcese a atracción gravitatoria da Terra sobre o corpo, que tira do corpo verticalmente cara abaixo.

·         A reacción normal do plano, N, ao apoiarse o corpo sobre a superficie:

xc

Análise e discusión dos resultados

Aínda que obtivemos que a normal coincide coa compoñente normal do peso, non pode xeneralizarse este resultado, pois o valor da normal sempre se obtén da condición de que a compoñente da resultante perpendicular ao plano ha de ser nula, pois o corpo non se move nesa dirección. A normal non pode ser negativa, pois significaría que atraería ao corpo cara ao plano.

A tensión da corda cando o corpo sobe con velocidade constante (apartado b), como só ten que contrarrestar á compoñente tanxencial do peso e á forza de rozamento, é lóxico que sexa menor que no apartado a, onde ademais ten que acelerar ao corpo. A tensión da corda tampouco pode ser negativa.

Aínda que cando rompe a corda a aceleración é negativa, o corpo non se vai cara abaixo, pois primeiro hase de deter e logo, se Px é maior que Fr, empezará a baixar. Non se cambiou o siste-ma de referencia pois o corpo séguese movendo cara arriba.

Cando se colocan dúas bólas, unha de 50 kg e outra de 200 g de masa, no prato horizontal que repousa sobre un peirao vertical, o conxunto se equilibra cando o peirao comprimiuse 8 cm. Se subitamente caela bóla pesada do prato, a outra é lanzada verticalmente. Supoñendo que as masas do prato e do peirao son desprezables, determina:

a) A constante elástica do peirao.

b) A altura ata a que sobe a bóla lixeira, supondo que se conserva a enerxía mecánica.

c) A perda de enerxía mecánica, se a bóla só ascende 9 m.

Dato: g = 9,8 m · s-2

Análise detallada do enunciado

O equilibrio inicial do sistema en estudo permítenos calcular a constante elástica do peirao e, xa que logo, a enerxía mecánica que ten ao principio a bóla pequena. Para iso, representamos graficamente a situación descrita no enunciado e sinalamos as forzas que actúan sobre o sistema: bn

 

A partir de aquí, determinamos a altura máxima por aplicación do principio de conservación da enerxía mecánica.

Finalmente, comparando a altura máxima teórica coa real, calculamos a perda de enerxía mecánica.

Calcula a masa de auga que se necesita para arrefriar unha peza metálica de 40 kf desde 1200 ºC ata 80 ºC (cmetal = 480 J/(kg·K))

A calor latente de vaporización do alcol etílico é de 200.3 cal/g. Calcula a cantidade de calor, en xullos, que se necesita para evaporar 25 g de alcol

Canto traballo pode realizar un sistema que recibe 200 cal de calor, se a súa enerxía interna aumenta 1000 J?

 

Deséxase preparar 200 mL de ácido clorhídrico, HCl, 0,4 M, a partir dun ácido comercial de 1,18 g/mL de densidade e unha riqueza do 36,2% en masa.

Calcula o volume de ácido comercial que se necesita.

Análise detallada do enunciado

O enunciado trata dun problema moi corrente no laboratorio: preparar unha disolución de determinada concentración a partir doutra, que se denomina disolución nai. O primeiro que debes pescudar é a cantidade de sustancia, en moles, do reactivo que vas ter na disolución «filla». Esta cantidade vala a tomar da disolución nai, sacando un determinado volume. Logo, engadiremos auga ata completar o volume desexado.

Análise dos resultados:

O primeiro que debes observar é se os resultados que fuches obtendo son posibles. Vexamos que queremos dicir.

En primeiro lugar, a disolución nai ha de ser máis concentrada que a disolución filla, e así nos saíu: 11,72 M fronte a 0,4 M.

E a segunda idea é que se as concentracións de ambas as disolucións atópanse na relación:

 qw

os volumes necesarios de cada unha para ter a mesma cantidade de soluto débense atopar na relacióninversa; é dicir:

lññl

que coincide co resultado obtido analiticamente.

Para determinar a riqueza dunha partida de cinc tomáronse 50,0 g dunha mostra homogénea e tratáronse con acedo clorhídrico do 37% en masa e densidade 1,18 g/mL, consumíndose 126 mL de ácido. A reacción de cinc con acedo clorhídrico produce cloruro de cinc e hidróxeno (H2). Calcula a porcentaxe de cinc na mostra.

Análise detallada do enunciado

O enunciado trata dunha reacción química concreta que debemos primeiro axustar. A primeira idea que debes ter é que as reaccións teñen lugar entre especies químicas puras e, ás veces, os reactivos non o son. Este problema é un exemplo: da mostra de cinc só unha parte é cinc puro, que é a que vai reaccionar co ácido clorhídrico.

A segunda idea clave deste problema é ver que a cantidade necesaria de HCl para consumir todo o Zn ímola a tomar dunha disolución; isto obríganos a manexar a expresión que relaciona masa e volume a través da densidade. Coidado! O dato da densidade está referido á disolución; xa que logo, a masa e o volume que utilices ou calcules tamén farán referencia a aquela.

Para rematar, non debes ter dificultade en cambiar de masa, en gramos, a cantidade de sustancia, en moles.

Para determinar a riqueza dunha partida de cinc tomáronse 50,0 g dunha mostra homoxénea e tratáronse con acedo clorhídrico do 37% en masa e densidade 1,18 g/mL, consumíndose 126 mL de ácido.A reacción de cinc con acedo clorhídrico produce cloruro de cinc e hidróxeno (H2). Calcula a porcentaxe de cinc na mostra.

 Análise e discusión dos resultados

O primeiro que debes observar do resultado obtido é se este é posible. É dicir, a pureza é, como máximo, do 100%. Un valor maior a este non ten sentido físico. Se así fose, deberías repasar todos os cálculos por se houbese algún erro; se fosen correctos, deberiamos buscar algún fallo na formulación.

O ácido sulfúrico reacciona co cloruro de bario segundo a ecuación: H2SO4 + BaCl2 BaSO4 + 2 HCl

a) Calcula o volume dunha disolución de ácido sulfúrico, de densidade 1,84 g/mL e 96% en masa de riqueza, necesario para que reaccionen totalmente 21,6 g de cloruro de bario.

b) Que masa de cloruro de bario reaccionará con 4 mL de disolución?

Análise detallada do enunciado

O enunciado trata dunha reacción química concreta xa axustada. Coidado ao realizar cálculos nunha reacción química: esta ha de estar sempre axustada. A principal dificultade en problemas deste estilo é entender que os coeficientes estequiométricos expresan unha relación entre as cantidades (en moles) dos reactivos e os produtos que nelas interveñen.

Neste caso, a ecuación química indícanos que H2SO4 e BaCl2 reaccionan mol a mol. Xa que logo, o problema redúcese a ver os moles de BaCl2 aos que equivalen os 21,6 g, porque esta será a cantidade de H2SO4 que deberemos extraer da disolución acuosa de devandito ácido.

Análise e discusión dos resultados

O primeiro que debes comprobar do resultado obtido é se este é posible. Un exemplo para que vexas o que queremos dicir: se o resultado final saíse negativo, deberiamos revisar as operacións por se cometemos algunha equivocación. Se estas son correctas teremos que ver se a formulación seguida é correcto.

Un composto orgánico oxixenado ten unha masa molecular entre 70 e 100 uam. Contén un 48.65% de C, un 8,11% de H e un 43,24% de Ou. Determina a súa fórmula empírica e a súa fórmula molecular. Escribe e nomea tres isómeros do mesmo.

Formula os seguintes hidrocarburos:

·         3,3,4-trimetilhexano

·         1,4-hexadieno

·         1,3-heptadiíno

·         2-cloropropeno

·         2,4,4-trimetil-1-penteno

·         bromobenceno

·         1,3,5-trinitrobenceno

Nomea os seguintes compostos:

·         CH3-CO-CH=CH-CH3

·         CH3-CO-CH2-CH2-CH3

·         HCOO-CH3

·         CH3-CH(CH3)-COOH

·         CH3-(CH2)4-CHO